DISEÑO DE PLANTA DE PROCESAMIENTO DE “YOGURT”

ASIGNATURA: DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES DISEÑO DE PLANTA PARA PROCESAMIENTO DE “YOGURT”

EDGAR CONDORI VALVERDE Abancay, agosto de 2008 APURIMAC - PERU

DISEÑO DE PLANTA DE PROCESAMIENTO DE “YOGURT”

Contenido

Pág.

I. Breve descripción de la materia prima y del producto final

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II. Localización de la planta

5

III: Tamaño de la planta

8

IV: Descripción del proceso productivo

8

V: Estructura física de la planta

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VI: Servicios auxiliares

29

VII: Balance de energía en el equipo

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VIII: Referencias bibliográficas

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EDGAR CONDORI VALVERDE

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I. BREVE DESCRIPCION DE LA MATERIA PRIMA Y DEL PRODUCTO FINAL 1.1.

Leche

Se entiende por leche natural el producto integro, no alterado ni adulterado y sin calostros, del ordeño higiénico, regular, completo e interrumpido de las hembras mamíferas, domesticas, sanas y bien alimentadas [1] En general, de forma genérica se entiende exclusivamente la leche como la de vaca, y cuando nos referimos a las de otros animales se indica el de la especie correspondiente [2]. Cuadro Nº 1: Composición de la leche de vaca fresca Componentes Cantidad (%) Proteínas 2.8- 4.9 Grasa 2.6- 4.8 Hidratos de carbono 3.7- 5.4 Sales 0.6- 1 Agua 85.6- 89.5 Fuente: [2]. En los siguientes diagramas de bloques se presentan los principales derivados de la leche.

ELABORACIÓN DE PRODUCTOS LACTEOS LECHE ENTERA

LECHE NORMALIZADA

NORMALIZACION

NATA O GRASA BATIDO

TRATAMIENTO TERMICO

ADICION DE AZUCAR

COCCION ADICION DE FERMENTOS DULCE DE LECHE

CUAJADO SUERO DE MANTEQUILLA

YOGURT

MANTEQUILLA

SEPARACION

SUERO

MADURACION

QUESO

FIGURA Nº 1: Elaboración de productos lácteos EDGAR CONDORI VALVERDE

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Fuente: [3]. 1.2. YOGURT 1.2.1. Definición Según la FAO/OMS (1977) el yogurt es una leche coagulada obtenida por fermentación láctica ácida, producida por Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, de la leche pasteurizada o concentrada con o sin adiciones (de leche en polvo, etc.). Los microorganismos del producto final deben ser viables y abundantes [4].  Bioquímica y Tecnología del Yogurt Durante la fermentación la lactosa es degradada por bacterias lácticas thermofilas bulgaricus y Streptococcus thermophilus, para formar ácido láctico como:

C12H22O11.H2O Lactosa

4CH3 – CH (OH)-COOH Ácido Láctico

La producción de ácido láctico (acidificación) se continúa hasta alcanzar el punto isoelectrico de la caseína (PH = 4.65), al cual las moléculas proteicas disociadas muestran igualdad de cargas eléctricas con grupos ácidos y básicos. En este estado de equilibrio eléctrico la miscela de la caseína desestabilizada tiende a formar sales con los ácidos produciéndose la coagulación de las proteínas, es decir precipitan las proteínas de la leche [4]. El Lactobacillus bulgaricus es el principal productor de aroma y contribuye a ala hidrólisis de la materia grasa de la leche liberando ácidos grasos y puede producir cantidades considerables de acetaldehídos Las temperaturas más favorables para el desarrollo de los Estreptococos thermophilus son de 37 a 45ºC, por consiguiente, la temperatura de incubación influye sobre la proporción de ambas especies bacterianas, los Streptococcus se desarrollan y reproducen a una temperatura que oscila entre los 38 y 42ºC. Los Lactobacillus a una temperatura que oscila entre 41 y 46ºC por encima y debajo de dichas temperaturas no se desarrollan y se podrá conservar vivas hasta los 60ºC y en la duración del proceso de fermentación y la cantidad sembrada. La coagulación de la leche se produce cuando esta ha alcanzado el punto isoeléctrico. [5] Cuadro Nº 2: Clasificación de los tipos de yogurt de acuerdo a su elaboración Método Clasificación Por el método de elaboración Yogurt batido Yogurt coagulado o aflanado Yogurt entero Por el contenido de grasa Yogurt parcialmente descremado Yogurt descremado Por el sabor Yogurt natural Yogurt frutado Yogurt saborizado 1.2.2. Usos


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El yogurt se consume como bebida nutritiva, este producto se puede consumir en cualquier momento que se desea, por contener nutrientes y además las bacterias vivas que son benéficos para la salud que ayudan la digestión y metabolismo en nuestro organismos.

II. LOCALIZACION DE LA PLANTA 2.1. Características de los factores locacionales y ubicación actual 2.1.1. Factores locacionales a) Macrolocalización  La empresa de “FONDEGAB” se localiza en la región de Apurimac, provincia y distrito de Abancay, cuya dirección real y exacta es Jr. Junín Nº 300. b) Microlocalización Vías de acceso Ventajas  Tiene acceso para la comercialización, pro ser cercanía a la carretera panamericana.  Facilidad de transporte por ser asfaltado.

Desventajas  Solo tiene para una sola vía y presenta dificultades para la carga y descarga de la materia prima y producto terminado  No cuenta con su propia área de estacionamiento para el transporte y distribución.

 Políticas municipales No existe ninguna restricción para su ubicación actual.  Saneamiento de terreno La empresa cuenta con agua potable, desagüe y energía eléctrica (trifásico), estos recursos compra de otras empresas privadas. Ventajas  Posee todos los servicios básicos  Tiene tanque de agua de almacenamiento para casos de seguridad.

Desventajas  Dependen de otras empresas privadas.

 Disponibilidad y condiciones de terreno Ventajas Desventajas  La ubicación es lo óptimo para  Cuenta con localidad alquilada comercializar directamente al  El tamaño del área total nos es lo consumidor. adecuado para una distribución de las actividades.


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c) Localización La empresa agroindustrial se encuentra ubicada en la Región Apurímac, provincia de Abancay, distrito de Abancay, cuya dirección real y exacta es Jr. Junín Nº 300. Tal como se presenta en el siguiente esquema.

Figura Nº 2: Ubicación de la planta FONDEGAB

2.2. Características generales y situación actual de la empresa 2.2.1. Datos generales de la empresa a) Razón Social Fondo de desarrollo ganadero agrícola agroindustrial “FONDEGAB” b) Tipo de Empresa Empresa Agroindustrial, de constitución “Sociedad Anónima Abierta”

C) Organización La empresa esta organizado de la siguiente manera:


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Gerente general.

Personal de distribución a programas sociales

Personal de Limpieza.

Jefe del área de inspección agrícola y ganadera

Jefe de planta de procesamiento

Personal técnico de procesami ento

Personal de atención al cliente

Ganaderos de la provincia de Abancay.

Figura Nº 3: Organización de la planta FONDEGAB d) Recursos La empresa Cuenta con recursos humanos y recursos materiales. De los cuales se menciona. Recursos humanos  1 Bach. Medico Veterinario  1 Bach. agrónomo  1 Ingeniero Alimentario  3 operarios técnicos en industrias Alimentarías  2 personales de distribución a los programas sociales  1 personal de limpieza  1conductor de la unidad de distribución de leche

Recursos materiales  cuenta con infraestructura alquilada  2 movilidades vehiculares  Tres tanques de refrigeración de leche  1 marmita de 60 litros de capacidad  1 licuadora industrial de 20 Lts de capacidad  1 tina quesera  1 selladora de yogur  2 congeladores

e) Producción y Comercialización La empresa Agroindustrial FONDEGAB acopia materia prima (leche) de las zonas productoras como, kerapata, moyocorral, molinopata, concacha, saywite y de intermediarios, en la actualidad viene abasteciendo al programa de vaso de leche de la municipalidad provincial de Abancay así como al programa de desayunos escolares (Pronaa), diariamente se destina a estos programas un total de 1265 litros de leche y la cantidad recepcionada por día es de 1800 litros de leche el restante se comercializa como leche fresca en la misma planta así mismo se elaboran productos lácteos tales como:


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DISEÑO DE PLANTA DE PROCESAMIENTO DE “YOGURT”  Queso fresco  Yogurt batido  Queso andino  Mantequilla  Queso mozarella  Manjar blanco  Queso tipo mozarella Los productos transformados, son comercializados en la misma planta pues cuenta con un ambiente de atención al consumidor donde se expende todos los productos antes mencionados.

III: TAMAÑO DE LA PLANTA 3.1. Tamaño nominal Para realizar el diseño de planta en el siguiente estudio, se tomara como base toda la materia prima proveniente de las diferentes zonas productoras mencionadas anteriormente, para una producción de 300 litros de yogurt batido por día.

IV: DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO 4.1. Preparación del cultivo madre Para la preparación del cultivo madre de yogurt, se utiliza generalmente de leche descremada en polvo (LDP), para la siembra de las bacterias lácticas, con la finalidad de asegurar el crecimiento óptimo en la etapa de producción de yogurt propiamente dicho. 4.1.1. Descripción de procesos para el cultivo madre  Selección de materia prima Se utiliza leche en polvo descremada por estar exenta de microorganismos patógenos  Pasterización En un recipiente previamente lavado y desinfectado de una capacidad mayor a 500ml, se vierte los 500g de leche en polvo, luego se diluye en una proporción 3:1 agua: leche en polvo y se realiza el tratamiento térmico en una olla a temperatura de 63ºC por 30 minutos, al termino del cual se enfría a 45ºC para inmediatamente agregar el starter liofilizado de acuerdo a las instrucciones establecidas en el empaque del producto.  Siembra Luego de la pasteurización y enfriado a 45ºC, se realiza las siembras de starter liofilizado (bacterias viables en gramos para 500 litros de lache), todo esta operación se lleva a cabo con la ayuda de un mechero de alcohol para evitar la contaminación.  Fermentación


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La leche inmediatamente sembrada se lleva a una cámara de incubación a una temperatura de 42ºC, por un tiempo de 3 horas, culminado este proceso se tiene el fermento de yogurt o cultivo láctico.  Enfriado Se realiza con la finalidad de continuar la acidificación del medio, puesto que a 42ºC por un tiempo de 3 horas la cantidad de cepas de microorganismos Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus es mucho mayor que al inicio.  Dosificación Se realiza de acuerdo a las necesidades del productor, en este caso la dosificación se realizara para una cantidad de 300 litros de yogurt, para ello se realiza el siguiente calculo. 500g X

500 Lts 300 Lts

x = 300 gramos de starter liofilizado

 Congelación Se realiza con la finalidad de mantener en buen estado los cultivos lácticos, y evitar su deterioro, los cultivos deben ser descongelados 5 – 6 horas antes del inicio del procesamiento de yogurt.


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DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA PREPARACION DEL CULTIVO MADRE

LECHE PASTEURIZACION

SIEMBRA

FERMENTACION

ENFRIADO

DOSIFICACION

REFRIGERACION

CULTIVO MADRE

4.2. Descripción de procesos para la elaboración del yogurt batido  Filtrado Consiste en colar la leche con una tamiz con el objeto de separar impurezas gruesas y sedimentos que pudiera tener la leche, la importancia de esta operación es la de garantizar la ausencia de partículas extrañas en la leche.  Tratamiento preliminar Consiste en las siguientes operaciones  Estandarización Es la separación parcial de la grasa para obtener una leche normalizada con un contenido homogéneo de grasa, la estandarización se lleva a efecto dejando la leche en reposo y refrigeración unas 12 horas en una cámara frigorífica, antes de iniciar el proceso.  Concentración


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Consiste en aumentar el contenido de sólidos totales de la leche con la finalidad de que el producto final tenga una consistencia mas firme, por lo general la leche tiene 11.5 al 12 % de sólidos por lo que para elaborar el yogurt batido la leche deberá presentar un contenido de sólidos totales de hasta 14%, para ello por lo que se le adiciona de un 2 a un 3% de leche en polvo.  Adición de azúcar Para elaborar el yogurt batido se recomienda utilizar hasta 10% de azúcar, con la finalidad de obtener un sabor dulce aceptable, además es recomendable el uso de la azúcar blanca ya que este mantiene el color y sabor característico del yogurt.  Pasteurización La leche se lleva a un tratamiento térmico en una marmita hasta 85ºC durante 10 min. Esta operación se realiza con la finalidad de reducir la carga microbiana de la leche, así mismo el tratamiento térmico a esta temperatura da lugar a un yogurt más viscoso.  Enfriamiento Después de haber pasteurizado la leche, esta debe enfriarse rápidamente con agua fría a través de la chaqueta de marmita, con la finalidad de mantener la calidad de la leche obtenida en la pasterización y de llegar a la temperatura adecuada de desarrollo de las bacterias del yogurt. La temperatura a la que se debe de llegar es de 42ºC a 43ºC para garantizar el desarrollo del cultivo láctico.  Inoculación Consiste en adicionar el cultivo láctico en la leche que se ha enfriado previamente, la cantidad de cultivo láctico a adicionar esta en función de la dosificación inicial del cultivo, es decir de la cantidad de leche en la que se haya disuelto el cultivo liofilizado que contiene cepas de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus.  Incubación La incubación se realiza en tanques o recipientes de fermentación, consiste en mantener la leche a una temperatura de 42 a 43ºC hasta que el producto haya alcanzado un pH de 4.5, esto se logra en un tiempo aproximado de 3 horas.  Enfriamiento Consiste en disminuir la temperatura del yogurt hasta la temperatura mas adecuada de batido (15ºC). Esta etapa se realiza después de que se ha logrado el pH de 4.5 en la incubación, con la finalidad de: 1.- frenar la actividad del cultivo en el yogurt 2.- ayudar a estabilizar el producto 3.- producir la maduración del yogurt, lo que resalta más el sabor, aroma, y viscosidad del producto. El enfriado se realiza colocando los bidones de yogurt en el refrigerador o dentro del tanque de refrigeración en la que contiene agua fría.  Batido Consiste en romper el coagulo del yogurt lentamente hasta reducir su tamaño y lograr un producto cremoso, homogéneo y brillante, el batido se debe realizar de manera lenta ya que un batido acelerado puede ocasionar la perdida de viscosidad. EDGAR CONDORI VALVERDE

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 Envasado Este proceso se lleva para realizar su comercialización y proteger el producto de la contaminación. El envase que se utiliza es la botella de plástica, en una presentación de litro, los envases a utilizar deberán ser lavados, desinfectados y enjuagados con agua caliente y escurridos, evitando la presencia de agua en el interior del envase.  Refrigeración Una vez envasado el yogurt se debe enfriar rápidamente a una temperatura menor a 10ºC para evitar la acidificación y prolongar el periodo de conservación. El yogur puede ser comercializado después de 10 horas de refrigeración a 5ºC, en este periodo se desarrolla el aroma característico. El tiempo de conservación del yogurt es de una semana a temperatura ambiente y de 2 a 3 semanas en refrigeración. RENDIMIENTO. El yogurt presenta un rendimiento de aproximadamente 105 a 110%, el rendimiento esta en función de la cantidad de azúcar añadida En la elaboración de yogurt con una cantidad de 10 litros de leche se tiene un rendimiento de 11 litros de yogurt esto se debe a que el porcentaje a adicionar de azúcar en la elaboración del yogurt es de 10% lo que hace que para la cantidad mencionada se utiliza 1 Kg. de azúcar.


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DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA ELABORACION DEL YOGURT BATIDO

LECHE FILTRADO LDP (3%) Azúcar (10%)

Impurezas 0.1%

TRATAMIENTO PRELIMINAR

T: 85ºC por 10min.

Agua Cultivo láctico (1.5%)

PASTEURIZACION

ENFRIAMIENTO

INOCULACION

Vapor 0.5%

Agua

T: 42-43ºC

T: 42-43ºC PH = 4.5 Tiempo de (3 – 4horas)

INCUBACION

ENFRIADO

T: 15ºC

BATIDO

Botellas plásticas

ENVASADO

REFRIGERACION

Merma 0.5%

T: menor a 15ºC

YOGURT BATIDO


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 Balance en el filtrado

Donde: A: Leche

B: Leche filtrada C: Impurezas

A = B + C…….. (*)

Entrada = 266.5 Litros de leche fresca

Resolviendo el flujo másico de la materia prima tenemos (A): Densidad de la leche (ρ) A = ρ*(V) C = 0.1% (A)

ρ = 1.032Kg/L

A = 1.032Kg/Lts*(266.5Lts)

A = 2075.0Kg

C = 0.27Kg

Resolviendo la ecuación (*) se tiene: B=A–C

B = 274.7Kg

 Balance en el tratamiento preliminar

 Para la formulación adecuada de yogurt batido, según los resultados tenemos: EDGAR CONDORI VALVERDE

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X = 3%*(B)

Y = 10%*(B)

Resolviendo tenemos: B = 274.7Kg X = 8.20Kg Y = 27.50Kg B1 = X + Y + B

B1 = 310.40Kg

 Balance en el proceso de pasteurización

Resolviendo tenemos: Balance general B1 = V + B2…….. (1)

B1 = 310.40Kg

Balance de masa B1 = 0.005*B1 + B2

B2 = 309Kg

De la ecuación (1) V = 1.5Kg  Balance en el proceso de enfriamiento


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En este proceso tenemos que: Agua de entrada = Agua de salida (L/s o Kg/s) B2 = B3 = 309Kg  Balance en el proceso de inoculación

Z = 1.5 %*(B3) B4 = B3 + Z

Z = 4.6Kg B4 = 313.6Kg

 Balance en el proceso de Incubación, Enfriamiento y Batido B4 = 313.6Kg  Balance en el proceso de Envasado

B4 = 313.6Kg R = 0.5%*(B4)

R = 1.60Kg

P = B4 – R

P = 312Kg

Densidad del yogurt (ρ) Q = P/ ρ

ρ = 1.040Kg/L

Q = 312/1.04


Q = 300 Litros.

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4.4. DIAGRAMA DE FLUJO CUANTITATIVO DEL PROCESO

DIAGRAMA DE FLUJO CUANTITATIVO PARA LA ELABORACION DEL YOGURT BATIDO

LECHE 275Kg Leche en polvo 8.20Kg Azúcar 27.50Kg

-------- 266.50 Litros

FILTRADO 274.70Kg

Impurezas 0.27Kg

TRATAMIENTO PRELIMINAR 310.40Kg Vapor 1.50Kg

PASTEURIZACION 309Kg Agua fría 5 L/s

Agua caliente 5 L/s

ENFRIAMIENTO 309Kg

Cultivo 3.5Kg

INOCULACION 313.60Kg INCUBACION 313.60Kg ENFRIADO 313.60Kg BATIDO 313.60Kg ENVASADO

Merma 1.60Kg

312Kg REFRIGERACION 312Kg

--- 300 Litros

YOGURT BATIDO


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V: ESTRUCTURA FISICA DE LA PLANTA 5.1. ESTRUCTURA FÍSICA REAL DE LA PLANTA “FONDEGAB”. La planta de procesamiento esta diseñado y ambientes.

esta constituido por los

siguientes

d

d

e 9 8

10

h 4

b

7

2

h

c

b

b

b 4

f 5

6

a

3

b

a

1

a

g Figura Nº 4: Estructura Física De La Planta “FONDEGAB”. Descripción de áreas 1. Ingreso de recepción de leche. 2. patio. 3. Almacén de productos de limpieza. 4. control de calidad de la leche. 5. comercialización de productos terminados y leche fresca. 6. Sala de refrigeración de la leche 7. Sala de almacenamiento de envases de recepción de leche. 8. Sala de procesos de yogurt y quesos 9. centro de atención al cliente, gerencia 10. vestuario Descripción de equipos, materiales y muebles a) b) c) d) e)

tanques de refrigeración de la leche con agitador (2000lts de capacidad) lavaderos de limpieza y desinfección de recipientes tina de desinfección cocinas escritorio


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f) mostrador g) extractor de aire h) lavamanos 5.2.

ESTRUCTURA FÍSICA IDEAL DE LA PLANTA

5.2.1. ANALISIS DE LA PROXIMIDAD DE AREAS – LAYOUT LAYOUT.- El plan LAYOUT es el ordenamiento físico de los elementos de la producción, tomando en cuenta sus características y todos aquellos factores que inciden en su funcionamiento, entendiendo estos factores como el flujo de materiales y todos los requerimientos de espacio y el plan LAYOUT busca:  Disminución en los retrasos de producción.  Ahorro en el área ocupada.  Acortamiento en el tiempo de fabricación.  Disminución de la congestión.  Mayor facilidad de ajuste a los cambios de distribución de planta. CUADRO Nº 4: Lista de requerimiento de áreas para la planta  Sala de procesos de yogurt

 Oficina administrativa

 Almacén de materia prima

 Tanque de agua

 Laboratorio de control de calidad

 vestuario

 Almacén de productos terminados

 Guardianía

 Almacén de envases e insumos

 Servicios higiénicos

 Sala de ventas

 Área verde

CUADRO Nº 5: Valoraciones para el análisis de distribución de planta. RAZONES A : Absolutamente necesario E : Especialmente necesario I : Importante O : Normal U : Sin importancia X : Indeseable

MOTIVOS 1 : Continuidad 2 : Control 3 : Higiene 4 : Seguridad 5 : Ruidos y vibraciones 6 : Energía

XX :Muy indeseable

7 : Circulación


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CUADRO Nº 6: Tabla relacional de áreas requeridas

5.2.2. DIAGRAMA RELACIONAL DE ESPACIOS Registra los niveles de importancia de proximidades de las actividades de un busquejo de la distribución.

CUADRO Nº 7: Busquejo de proximidades y recorridos de actividades Código

Representación

Color

A

ROJO

E

VERDE

I

AZUL

O

NARANJA

U

NEGRO

X

VIOLETA

XX

ROSADA


20


Lab. Control C

Almacén de MP

Tanque de agua Almacén de PT

Sala de ventas

SALA DE PROCESO

Almacén de E, insumos

Vestuario

Oficina administrativa

Guardianía

SS HH

Área verde

FIGURA Nº 5: DIAGRAMA RELACIONAL DE AREAS REQUERIDAS.


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Figura Nº 6: Tamaño ideal y distribución de las áreas para la planta

Leyenda de la ubicación y distribución de las áreas necesarias para la planta de procesadora de yogurt 1. 2. 3. 4.

Sala de proceso Almacén de envases e insumos Almacén de materia prima Laboratorio de Control de Calidad 5. Almacén de PT 6. Sala de ventas

7. Vestuario 8. Tanque de agua 9. Oficina administrativa 10. Servicios higiénicos 11. Guardianía 12. Área verde

a) Sala de recepción y filtración b) Tanques de almacenamiento de leche c) pasterización y enfriamiento de leche con marmita agitada d) sala de preparación de medio de cultivo e) cámara de incubación f) batido de yogurt g) envasadora semi-automática h) cámara de fermentación 8.2 REQUERIMIENTO MINIMO DE AREA EN LA SALA DE PROCESO: El método Guerchet permite calcular los espacios físicos que se requerirán para establecer la planta. Por lo tanto, se hace necesario identificar el número total de maquinaria y equipos llamados elementos estáticos y también el número total de operarios y el equipo de acarreo, llamados elementos móviles. Para determinar cada una de estas áreas se aplicara los modelos matemáticos. EDGAR CONDORI VALVERDE

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a) Superficie estática (SS) Representa el área de muebles y equipos. SS = L x A b) Superficie de Gravitación (Sg) Es el área necesaria para que el trabajador pueda operar en dicha unidad de trabajo cómodamente. Sg = S s x N c) Superficie de Evolución (Se). Es el área que debe conservar entre los puntos de trabajo para el desplazamiento del personal y el mantenimiento de las instalaciones. Se = (Ss + Sg) x k d) Superficie Total (ST) Es el superficie total requerido para la planta procesadora de yogurt que aplicaremos. ST= (Ss + Sg + Se) x M Donde: o o o o o

L = largo (metros) A = ancho (metros) N = Número de lados útiles de trabajo de la máquina K = Es la constante establecida para nuestro caso toma el valor de 1.03 M = numero de equipos utilizado


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CUADRO Nº 8: DESCRIPCIÓN DE LOS MAQUINARIAS Y EQUIPOS DE PROCESO MAQUINAS Y MATERIALES PARA EL PROCESO DE CULTIVO MADRE

Cocina industrial

Olla para la pasteurización

Recipientes de incubación

MAQUINAS Y MATERIALES PARA EL PROCESO DE YOGURT

Tanques de refrigeración

Tanque de recepción con tamiz

Marmita con agitador

Material para la incubación

Cámara de incubación

Cámara de Refrigeración

Envasadora y selladora semi-automática


CARACTERISTICAS

Cantidad Largo (m) Ancho (m) Cantidad Capacidad Largo (m) Ancho (m) Cantidad Capacidad Largo (m) Ancho (m)

1 1 0.5 1 30 Litros 0.6 0.6 2 15 Litros 0.35 0.35

CARACTERISTICAS Cantidad 2 Capacidad 200 Litros Largo (m) 2 Ancho (m) 1 Cantidad 2 Capacidad 200 Litros Largo (m) 1 Ancho (m) 1 Cantidad 1 Capacidad 350 Litros Largo (m) 1.5 Ancho (m) 1.5 Cantidad 15 Capacidad 20 Litros Largo (m) 0.5 Ancho (m) 0.5 Cantidad 1 Capacidad 350 Litros Largo (m) 3.5 Ancho (m) 3 Cantidad 1 Capacidad 350 Litros Largo (m) 3.69 Ancho (m) 3.54 Cantidad 1 Capacidad 100 Lts / h Largo (m) 1.2 Ancho (m) 1.0

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CUADRO Nº 9: DESCRIPCIÓN DE LAS MAQUINARIAS Y EQUIPOS PARA EL REQUERIMIENTO DE AREA DE SALA DE PROCESO

AREA

MAQUINARIAS Y EQUIPOS

SUPERFICIE LARGO ANCHO ESTATICA (m) (m)

N

SUPERFICIE GRAVITACIONAL

K

SUPERFICIE DE EVOLUCION

M

SUPERFICIE TOTAL (m2)

MAQUINAS Y MATERIAES PARA EL PROCESO DE CULTIVO MADRE (A1) Cocina industrial Olla para la pasteurización Recipientes de incubación

1

0,5

0,5

1

1

0.51

0.765

1

2.265

0.6

0.6

0.36

2

0.72

0.51

0.55

1

1.63

0.35

0.35

0.1225

2

0.245

0.51

0.187

2

1.109 5.004

AREA TOTAL DE (A1) MAQUINAS Y MATERIALES PARA EL PROCESO DE YOGURT (A2) Tanques de refrigeración Tanques de recepción con tamiz Marmita con agitador Material para la incubación Cámara de incubación

2

1

2

2

4

0.51

2.04

2

16.08

1

1

1

2

2

0.51

1.53

2

9.06

1.5

1.5

2.25

4

9

0.51

5.7375

1

16.98

0.5

0.5

0.25

1

0.25

0.51

0.255

15

11.325

3.5

3

10.5

1

10.5

0.51

10.71

1

31.71

1.2

1

1.2

2

2.4

0.51

1.326

Cámara de refrigeración Envasadora y selladora semi-automática AREA TOTAL DE (A2) AREA TOTAL DE SALA DE PROCESO


1

4.926 90.08 95.084

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FIGURA Nº 7: Distribución general de maquinarias para la línea de producción y las áreas correspondientes.

Leyenda de las áreas para el requerimiento de la planta de producción: 1. Sala de proceso 2. Almacén de envases e insumos 3. Recepción de la leche 4. Laboratorio de Control de Calidad 5. Almacén de PT 6. Sala de ventas

7. Vestuario 8. Tanque de agua 9. Oficina administrativa 10. Servicios higiénicos 11. Guardianía 12. Área verde

Determinación de las áreas mínimas de las demás superficies  Almacenamiento de materia prima. El almacenamiento de la materia prima (leche fresca) se llevara a cavo en tanques de acero inoxidable dispuesta con agitador y refrigeración, que tiene la finalidad de controlar la temperatura del producto y mantener la vida anaquel del mismo. Los tanques de almacenamiento tendrán una capacidad de 200 litros cada una, y se contara con 2 tanques de refrigeración de almacenamiento.


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Para calcular el área, se tiene la siguiente especificación. Largo = 2 m Ancho = 1m Altura = 1.50m Calculando lo siguiente: a) Superficie estática (Ss). SS = L x A

S=2

b) Superficie de Gravitación (Sg). Donde N = 2 Sg = Ss x N

Sg = 4

c) Superficie de Evolución (Se). El valor de K = 0.51 Se = (Ss + Sg) x k

Se = 3.06

d) Superficie Total (ST). El valor de M = 2 ST = (Ss + Sg + Se )x M Por lo tanto el ST= superficie total será: ST = 18.12 m2

 Almacén de envases e insumos Este área tendrá una pequeña división interiormente para almacenar por separado los envases de los insumos que son de muy importancia que se tiene los siguientes (azúcar, leche en polvo descremada, cultivos, etc.) Área necesaria. Largo: 3 m Ancho: 4m Área: 12m2

 Almacén de producto terminado El producto terminado es 300 litros de yogurt por día, en donde en el almacenamiento el producto se depositara hasta 3 días como máximo para distribuir a los consumidores, para tal fin la cámara de Refrigeración tendrá una capacidad para contener hasta 900 botellas de yogurt en frascos de 1 litro. Donde se tiene:


Producto total 900 litros de yogurt en almacenamiento En 1 caja hay 12 litros de yogurt En 1apilado hay 5 cajas Q: Numero de apilados que se requiere para el almacenaje.

Q

900lit ros 

  1apilado     12lit ros   5cajas  1caja

Q = 15 apilados.


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Determinando el área final de la cámara de fermentación se tiene: Largo = 5.0 m Ancho = 4.22m Altura = 2.0m AT = 21.10 m2

AT = L x A = 5 x 4.22

 Área de laboratorio de control de calidad El laboratorio de control de calidad tiene como objetivo, analizar los posibles riesgos que pueda presentar la leche, durante la recepción de la leche se toman muestreos al azar de la población para realizar la prueba de los análisis, los mas importantes a analizar son las siguientes.  Densidad  Acidez  Prueba de alcohol  Temperatura  Azul de metileno ( esporádicamente) El área requerido para este se tiene. Ancho: 3 m Largo: 5m

A = 15 m2.

 Área de sala de ventas La planta tendrá una área especifica para la venta del producto terminado, en este caso para tal fin no requiere bastante espacio. Ancho: 3 m Largo: 4 m

A = 12 m2.

 Área requerida para el vestuario El vestuario es el lugar donde cada operario antes de ingresar a la sala de proceso debe cambiarse y entrar con la ropa adecuada al trabajo. El área requerida es: Largo: 3 m Ancho: 2m

A = 6m2

 Área para el tanque de agua El tanque de agua tendrá las siguientes dimensiones. Diámetro: 3m Altura: 2m Volumen de trabajo: 5.5 m3 EDGAR CONDORI VALVERDE

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DISEÑO DE PLANTA DE PROCESAMIENTO DE “YOGURT” Volumen total: 6 m3 Área requerida para el tanque:

A = 3m2

 Área de la oficina administrativa. La oficina administrativa se encargara del buen funcionamiento de la empresa productora de yogurt, realizando las gestiones y otras estrategias de proyección para el bien de dicha empresa. Ancho: 4m Largo: 5m El área requerida es de 20 m2.

 Área requerida para guardianía. El área necesaria será de 3 m2.

 Área para el servicio higiénico. En los servicios higiénicos se contara con: Para hombres: 2WC, 2 lavatorios, 1 ducha, 1 urinario. Para mujeres: 2WC, 2 lavatorios, 1 ducha. El área requerida será de 12m2. Área requerida Sala de procesos de yogurt

(m2) 95.084

Área requerida Oficina administrativa

Almacén de materia prima

18.12

Tanque de agua

3

Laboratorio de control de calidad

15

vestuario

6

Almacén de productos terminados

21.10

Guardianía

3

Almacén de envases e insumos

12

Servicios higiénicos

12

Sala de ventas

12

Área verde

54.326

ÁREA TOTAL

(m2)

272 m2

Consideraremos otras áreas extras como para la carga y descarga de la materia prima y productos terminados, así también para las áreas verdes de 25% del total de áreas. Área extra: 25%(243.365) = 54.326 m2


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VI: SERVICIOS AUXILIARES Los servicios más básicos para la planta pueden como se enlistan, pero en el siguiente trabajo solo se desarrollara la distribución de agua en todas las áreas necesarias.  Agua  Desagüe  Electricidad Las ubicaciones más óptimas de lavadero de manos y lugar primordial donde se necesita el agua, para una distribución están codificadas con el color celeste, como se presenta en la figura Nº 8.

FIGURA Nº 8: Distribución de los servicios del agua en la planta

1. Sala de proceso 2. Almacén de envases e insumos 3. Recepción de materia prima 4. Laboratorio de Control de Calidad 5. Almacén de PT


6. Sala de ventas 7. Vestuario 8. Tanque de agua 9. Oficina administrativa 10. Servicios higiénicos 11. Guardianía 12. Área verde

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VII: BALANCE DE ENERGIA EN EL EQUIPO Marmita con chaqueta para la pasteurización y enfriamiento con agitador  Dimensiones de la maquina

Los calores y/o energías necesarias para la pasteurización de la leche son: QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + w LECHE

MATERIAL

AMBIENTE + RADIACION

a) Calor sensible del calentamiento de la leche

Q1





ml Cpl Tp  Ti

Q1

q1

1

Donde: ml: Masa de la leche CpL: Capacidad calorífica de la leche. b) Calor latente de evaporación Q2

Q2

mv  85ºC





mv hg  hf


q2

Q2 2

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c) Calor sensible de la marmita





mm Cpm Tp  Ti

Q3

mm

 m Vm

q3

Q3 

Donde: mm: Masa de marmita, ρm: Densidad de marmita, Vm: volumen de marmita d) Calor por conducción

U A  Tt ot al

q4

T1  T6

q4

1 h 1 A



R2  R1 KA  A Alm

R2  R1

A Alm



1 h 2 A



KB A Blm



1 h 3 A

R4  R3

A B.lm

 R2    R1 

R4  R3

 R4    R3 

ln

ln

e) Calor por convección natural Q

Nu







h A Tw  Tb h L





a NGr NPr

K

 1

Tm

m

 L3  2 g    T Cp     a   2 K    

Tm

m

Tw  Tb 2

Donde: NGr: Numero de grashoft Npr: Numero de prandtl Nnu: numero de Nusselt


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q5 = calor de convención de pared vertical + calor de convención por pared horizontal

q5

h  A vertical T  h  A horizo ntal T

f) calor por radiación térmica

q6

Qr A

4

  T

Aplicación de ley de Fan Boltzman

Donde: q6: Flujo de calor (J/sm2) Qr: Caudal del calor emitido por el cuerpo negro (J/s) T: Temperatura absoluta (ºK) σ: Constante de Boltzman (σ = 5.67*10^-8 J/sm2K4) £: Emisividad (propiedad característica de cada material)

El balance de energía total requerido en el equipo es:

ET = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + Wa Donde: ET: Energía total necesaria Wa: Trabajo realizado por el agitador, para diseñar la maquina es necesario determinar el Wa teniendo, la capacidad total de la maquina, masa, volumen, tipo de paleta que se quiere utilizar, diámetro y la RPM que se quiere agitar.

VIII: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] Alcázar del Castillo, j. (2002), DICCIONARIO TECNICO DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. Segunda edición, Cusco – Perú [2] Madrid Vicente, Antonio. (2001), NUEVO MANUAL DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. Editorial mundi-prensa. Madrid-España. [3] ANECOMSA (2001). LIMA-PERU, pg. 70-83. [4] A. Tamine y R. Robinsón. (1991), YOGURT CIENCIA Y TECNOLOGIA. Editorial Acribia-Zaragoza – España. [5] Francois, Luquet. (1993), LECHE Y PRODUCTOS LACTEOS. Editorial. Acribia-España. E-mail: [email protected] EDGAR CONDORI VALVERDE

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DISEÑO DE PLANTA DE PROCESAMIENTO DE “YOGURT”

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