Diseño de Una Planta Pasteurizadora de Miel

UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS CIENCI AS AMBIENTALES ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍAAGROINDUSTRIAL

DISEÑO DE UNA PLANTA PASTEURIZADORA DE MIEL

CURSO

: Diseño De Plantas Agroindustriales.

UCAYALI – PERÚ 2013

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

CAPITULO I ESTUDIO DE MATERIA PRIMA 1.1 DEFINICIÓN Se entiende por miel la sustancia dulce natural producida por abejas Apis mellifera a partir del néctar de las plantas, de secreciones de partes vivas de éstas o de excreciones de insectos succionadores de plantas que quedan sobre partes vivas de las mismas y que las abejas recogen, transforman y combinan con sustancias específicas propias, y depositan, deshidratan, almacenan y dejan en el panal para que madure y añeje 1.

1.2 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO La miel está compuesta mayormente por agua, azucares, ácidos orgánicos y minerales. El azúcar representa de 95 a 99% de la materia seca. La mayoría de los azúcares son simple glucosa y fructuosa. El agua es el segundo elemento en importancia y se debe tener siempre en consideración que solo mieles con un contenido inferior a 18% de agua no tienen riesgo de fermentarse2. Las características físicas relevantes de la miel son las siguientes: •

Viscosidad.

•

Densidad.

•

Higroscopia (capacidad de de absorber o ceder humedad al medio medio ambiente).

•

Tensión superficial.

•

Propiedades Caloríficas.

•

Color.

•

Cristalización.

1

Fuente: Codex Norma para la Miel CODEX STAN 12-1981 Ffuente: Centro de AgroNegocios, Honduras. ―Perfil de Mercado de la Miel de Abeja .

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DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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CAPITULO I ESTUDIO DE MATERIA PRIMA 1.1 DEFINICIÓN Se entiende por miel la sustancia dulce natural producida por abejas Apis mellifera a partir del néctar de las plantas, de secreciones de partes vivas de éstas o de excreciones de insectos succionadores de plantas que quedan sobre partes vivas de las mismas y que las abejas recogen, transforman y combinan con sustancias específicas propias, y depositan, deshidratan, almacenan y dejan en el panal para que madure y añeje 1.

1.2 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO La miel está compuesta mayormente por agua, azucares, ácidos orgánicos y minerales. El azúcar representa de 95 a 99% de la materia seca. La mayoría de los azúcares son simple glucosa y fructuosa. El agua es el segundo elemento en importancia y se debe tener siempre en consideración que solo mieles con un contenido inferior a 18% de agua no tienen riesgo de fermentarse2. Las características físicas relevantes de la miel son las siguientes: •

Viscosidad.

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Densidad.

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Higroscopia (capacidad de de absorber o ceder humedad al medio medio ambiente).

•

Tensión superficial.

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Propiedades Caloríficas.

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Color.

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Cristalización.

1

Fuente: Codex Norma para la Miel CODEX STAN 12-1981 Ffuente: Centro de AgroNegocios, Honduras. ―Perfil de Mercado de la Miel de Abeja .

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La miel recién extraída es un líquido viscoso, siendo la viscosidad un parámetro técnico de gran importancia en su procesamiento, ya que reduce el flujo de ésta durante la extracción, bombeo, reposo, filtrado, mezclado y embotellado. La miel es un producto de carácter higroscópico que absorbe agua del medio ambiente, lo que representa una ventaja en productos terminados, pero a su vez esto podría ser una desventaja en el almacenamiento. A mayor humedad relativa, mayor será la absorción de agua del ambiente de la miel. La densidad de la miel es mayor que la del agua, a menor contenido de agua mayor la densidad de la miel. La baja tensión superficial la convierte en un excelente compuesto para productos cosméticos. La tensión superficial varía con el origen de la miel, probablemente debido a su carácter coloidal. La alta viscosidad y la baja tensión superficial son las responsables de las características espumosas de la miel. El color en la miel líquida varía desde clara como el agua hasta el color negro. Éste varia con el origen botánico, edad y condiciones de almacenamiento, pero la claridad o transparencia dependen del polen superficial. Los colores menos comunes son amarillo brillante, rojizo o verde. El sabor también depende de las fuentes nectaríferas. Por eso la miel de diferentes regiones y de diferentes períodos de la afluencia de néctar, tiene variaciones de sabor y color. Generalmente la miel más oscura tiene un sabor más fuerte. 3 La cristalización, que es el resultado de la formación de cristales monohidratos de glucosa, que varían en tamaño y forma dependiendo de la calidad de la miel, es otro aspecto a considerar en el mercadeo, no para propósitos de precio, pero sí como un índice de calidad. La mayoría de las mieles se cristalizan a temperaturas ambientes (la cristalización no ocurre con temperaturas superiores a 25°C y menores de 3

Fuente: La Apicultura en Pequeña Escala. Curtis Gentry elaborado para el Cuerpo de Paz. Manual 0025. Diciembre, 1982.


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5°C), tornando más clara la miel debido a la presencia de los cristales de glucosa, de color blanco. La cristalización no es atractiva para el consumidor, en cuanto la asocian con descomposición de la miel, la perciben como adición de agua o cuando libera el agua, puede ocurrir fermentación. Esta apreciación obedece a la falta de conocimiento del consumidor, lo cual puede ser subsanado a través de una campaña publicitaria, que manifieste las bondades y características que debe contener una miel de calidad. En el aspecto nutricional, la miel constituye un dulce natural. Su componente nutritivo es carbohidrato en su totalidad. La propiedad nutritiva más importante consiste de azúcares simples, los que no necesitan ser digeridos, sino que se asimilan directamente por el cuerpo, convirtiéndola en una fuente de energía rápida. 4 La miel se puede comer en su estado natural, usarse en cualquier método de cocinar, para endulzar bebidas, como ingrediente de medicinas populares (como ungüento para heridas, para controlar infecciones), para hacer bebidas alcohólicas como vino de miel y aguamiel, como cosmético (como champú, cremas para el cuerpo y la cara, labiales, jabones). En algunas regiones de África, la cerveza de miel es una bebida tradicional y popular.5 Además de la miel, existen otros productos del colmenar que también juegan un importante papel en el mantenimiento de la salud y la prevención y tratamiento de gran número de afecciones, constituyendo así alternativas de diversificación de la producción. Entre los subproductos de la colmena se pueden mencionar: cera, polen, jalea real y propóleos.

1.3 CLASIFICACIÓN GENERAL 1.3.1 Por su origen botánico a) Miel de flores: Aquella obtenida principalmente de los néctares de las flores y se distinguen: 4

Ídem. Fuente: La Apicultura en Pequeña Escala. Op. Cit.

5


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

Mieles uniflorales o monoflorales.



Mieles multiflorales, poliflorales, mil flores o cien flores

b) Miel de mielada o de mielato: Se obtiene primordialmente a partir de secreciones de las partes vivas de las plantas o de excreciones de insectos succionadores de plantas que se encuentran sobre ellas.

1.3.2 Según el procedimiento de cosecha a) Miel escurrida: su obtención es por escurrimiento de los panales desoperculados. b) Miel prensada: Esla obtenida por prensado de los panales sin larvas. c) Miel centrifugada: Obtenidapor centrifugación de los panales desoperculados, sin larvas.

1.3.3 Según su Presentación a) Miel:La que se encuentra en estado líquido, cristalizado o una mezcla de ambas. b) Miel en panales: Es la almacenada por las abejas en celdas operculadas de panales nuevos, construidos por ellas mismas que no contengan larvas y comercializada en panal entero o secciones de tales panales. c) Miel con trozos de panal: Aquella que contiene uno o más trozos de panales con miel, exentos de larvas. d) Miel cristalizada o granulada:Tipo de miel que ha experimentado un proceso de solidificación como consecuencia de la cristalización de la glucosa que puede ser natural o inducido. e) Miel cremosa o cremada:Tiene una estructura cristalina fina y que puede haber sido sometida a un proceso físico que le confiera esa estructura y que la haga fácil de untar.

1.3.4 Según su forma de producción a) Miel convencional:La obtenida por métodos tradicionales de producción. b) Miel ecológica: La procedente de apiarios certificados como amigables con el medio ambiente.


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c) Miel orgánica: La que en toda su fase de producción y procesamiento cumplen los requisitos de certificación orgánica.

1.3.5 Según su destino a)

Miel para consumo directo.

b)

Miel para utilización en la industria (miel para uso industrial).

1.4 CLASIFICACIÓN ARANCELARIA La descripción o código arancelario es la estructura numérica asignada para la clasificación de las mercancías, utilizada universalmente con fines de facilitar la identificación de éstas en el comercio internacional. Cabe señalar que la clasificación universal de productos para códigos arancelarios, abarca una especificidad máxima de seis dígitos. Las descripciones más específicas (hasta diez dígitos) se asignan a nivel de cada país. La miel de abejas está clasificada de la siguiente manera:

Cuadro 01: Clasificación arancelaria de la miel Partida Descripción arancelaria 040900 Miel natural Fuente: Sistema Arancelario Centroamericano, 201 1.5 ESTÁNDARES MUNDIALES DE CALIDAD Los estándares presentados a continuación, sirven como referencia y son utilizados a nivel mundial para el comercio de la miel y su envasado (a granel y envasado para la venta al por menor). Sin embargo, es preciso, señalar que aparte de éstos, cada comprador puede establecer sus propios criterios o parámetros de calidad, al momento de la compra. Los estándares de calidad de la miel de abeja, mundialmente, se rigen por lo establecido en el Codex Alimentarius, en el que se establecen estándares válidos y reconocidos por los países (FAO, 1995, Rev. 2001), mismos que están en constante revisión por parte de la Comisión Internacional de la Miel (IHC, por sus siglas en inglés). A continuación se señalan algunos aspectos relevantes sobre calidad señalados en el Codex Alimentarius:


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1. La miel vendida como tal no deberá contener ningún ingrediente adicional, incluidos los aditivos alimentarios, ni tampoco adición alguna que no sea miel. 2. La miel no deberá contener ninguna materia, sabor, aroma o mancha objetables que hayan sido absorbidas en materias extrañas durante su procesamiento y almacenamiento. 3. La miel no deberá haber comenzado a fermentar o producir efervescencia. 4. No se podrá extraer polen ni ningún constituyente particular de la miel excepto cuando sea imposible evitarlo para garantizar la ausencia de materias extrañas, inorgánicas u orgánicas. 5. No deberá calentarse la miel en medida tal que se modifique su composición esencial y/o se menoscabe su calidad. 6. No se deberán utilizar tratamientos químicos o bioquímicos para influir en la cristalización de la miel.

a) Contenido de humedad: 

Mieles no indicadas a continuación .- No más del 20%



Miel de brezo (Calluna).- No más del 23%

b) Contenido de azúcares: Contenido de fructosa y glucosa (suma de ambas). 

Mieles no enumeradas a continuación.- no menos de 60 g/100g



Miel de mielada (mezclas de miel de mielada con miel de flores).No menos de 45 g/100g.

c) Contenido de sacarosa: 

Mieles no enumeradas a continuación: no más de 5 g/100g.



Alfalfa (Medicago sativa), Citrus spp., Falsa acacia (Robinia pseudoacacia), Madreselva francesa (Hedysarum), MenziesBanksia (Banksiamenziesii),

‖

―Red

‖

Gum

(Eucaliptuscamaldulensis),

―Leatherwood (Eucryphia lucida), Eucryphiamilligani: no más de 10 g/100g. 

Espliego (Lavandulaspp.), borraja (Boragoofficinalis): no más de15g/100g.


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d) Contenido de sólidos insolubles en agua: 

Mieles distintas de la miel prensada: no más de 0.1 g/100g.



Miel prensada: no más de 0.5g/100g.

e) Acidez: 40 miliequivalentes de ácido por 1000 gramos como máximo. f) Actividad de la diastasa: 3 como mínimo. g) Contenido de hidroximetilfurfural: 80 mg/kg como máximo 6.

6

‖

Para mayor información, ver en Anexos: Codex Norma para miel ―CODEX STAN 12 1 98 1 , Rev. 2001.


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CAPITULO II ESTUDIO DE MERCADO 2.1 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO 2.1.1 DEFINICIÓN DEL PRODUCTO La miel fue sometida a una pasteurización el cual es un proceso en el que se somete a un choque térmico elevado (78-82°), aunque reducido de duración (2-3 minutos), que destruye la mayor parte de las estructuras cristalinas iníciales que favorecen el total o parcial cristalización de la miel, permitiendo que ésta permanezca líquida durante más tiempo. Según el profesor Lavie, de la Estación Experimental de MontfavetCantarel, en Francia, "La pasteurización mata las levaduras, destruye los cristales, un 80 por ciento de la invertasa y el 25 por ciento de la amilasa, no modifica los azúcares y provoca la formación de hidroximetilfurfural (HMF), sustancia característica de las mieles calentadas o viejas". La pasteurización disminuye la riqueza aromática, al ser ésta, principalmente, debida a componentes volátiles que con las elevadas temperaturas se pierden. Asimismo, la pasteurización, sobre todo la realizada defectuosamente, se traduce en una pérdida de la diversidad en sabores, al producir una parcial caramelización de los azúcares, situación a la que debe atribuirse, igualmente, el oscurecimiento en tonalidad de la miel, fenómeno que acompaña a este proceso. Si consideramos a la miel como un alimento vivo, no solo un edulcorante, hay que indicar que la pasteurización la convierte en un producto en el DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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que se ha reducido su riqueza enzimática que es la verdadera garantía de un procesado artesanal y el fundamento de la acción bacteriostática de la misma7.

2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD DEL PRODUCTO La comercialización de la miel está regulada por el

CODEX NORMA

PARA LA MIEL CODEX STAN 12-1981 8Norma de Calidad para la miel destinada al mercado interior. Se comercializa envasada, generalmente en recipientes de vidrio, plástico no poroso o cartón parafinado. Según el Código Alimentario, está prohibida la venta fraccionada del contenido de envases y la venta sin envasar. • La miel vendida como tal no deberá contener ningún ingrediente adicional, incluidos los aditivos alimentarios, ni tampoco adición alguna que no sea miel. La miel no deberá contener ninguna materia, sabor, aroma o mancha objetables que hayan sido absorbidas en materias extrañas durante su procesamiento y almacenamiento. La miel no deberá haber comenzado a fermentar o producir efervescencia. No se podrá extraer polen ni ningún constituyente particular de la miel excepto cuando sea imposible evitarlo para garantizar la ausencia de materias extrañas, inorgánicas u orgánicas. 

No deberá calentarse ni elaborase la miel en medida tal que se modifique su composición esencial y/o se menoscabe su calidad.



No se deberán utilizar tratamientos químicos o bioquímicos para influir en la cristalización de la miel.



(Nota de la Secretaría: Para el momento de su adopción la Comisión acordó encargarse en el futuro de ciertos temas técnicos, particularmente las disposiciones sobre el Contenido de Humedad.)

2.1.3 CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL PRODUCTO9 La miel de abeja debe cumplir con las especificaciones físicas y químicas establecidas en la cuadro nº 2. 7

http://www.biblioteca.cotecnova.edu.co/material_biblioteca/agropecuaria/jctrejos/Apicultura/apicultura.pdf Norma adoptada en 1981. Revisiones en 1987 y 2001.

8 9

http://www.apinetla.com.ar/ar/mercados/norma%20mexicana.PDF


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Cuadro Nº 02. Especificaciones fisicoquímicas de la miel * Para las mieles con bajo contenido enzimático, el índice mínimo de diastasa en la escala de Gothe será de 3.0 siempre y cuando no exceda en el contenido en HMF de 15 mg/kg. Fuente: http://www.apinetla.com.ar/ar/mercados/norma%20mexicana.PDF (06-10-2012)

2.2 DEFINICIÓN DEL ÁREA GEOGRÁFICA El estudio de mercado está orientado en su fase inicial a la ciudad de Huamanga a los cuatro distritos mencionados en el siguiente cuadro:

Cuadro Nº 03. Población DISTRITO POBLACIÓN Ayacucho 100935 San Juan Bautista 38457 Carmen Alto 16080 Jesús nazareno 15248 Total 170720 Total de Hogares 62009 Fuente: Censo 2007 – INEI 2.3ESTUDIO DE LA OFERTA En el mercado regional no existe marcas de miel pasteurizada, hecho que corrobora en las visitas realizadas a los establecimientos comerciales. El análisis se dará en base al producto que se plantea en el trabajo. La miel, lo cual tienen las zonas de producción de: Parinacochas, Cangallo, Víctor DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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Fajardo, La mar, Huancasancos,Huanta, Vilcas Huamán, Paucar de Sara Sara y Sucre10.

2.3.1IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES PRODUCTORES Según el registro de la Dirección de información Estadística de la Dirección Regional Agraria Ayacucho de

Apicultura 2013 se tiene el

siguiente cuadro.

Cuadro Nº 04. Producción de miel por provincias Nº 01 02 03 04 05 06 07 08 09

PROVINCIA Parinacochas Cangallo Víctor fajardo La Mar Huancasancos Huanta Vilcas Huamán Paucar de Sara Sara Sucre total

Kg DE PRODUCCION 45770 30254 16367 14216 13243 10408 9892 6534 3395 147079

2.3.2 OFERTA PROPUESTA DE MIEL DE ABEJA Cuadro Nº 05. Producción por años Nº

PROVINCIA

01 02 03 04 05 06 07 08

Parinacochas Cangallo Víctor fajardo La Mar Huancasancos Huanta Vilcas Huamán Paucar de Sara Sara Sucre total

09

Kg DE PRODUCCIÓN 2013 43649 27489 15908 13789 10878 8380 7878 5633

Kg DE PRODUCCIÓN 2014 45770 30254 16367 14216 13243 10408 9892 6534

2566 136170

3395 147079

10

Registro de la Dirección de información Estadística de la Dirección Regional Agraria Ayacucho de Apicultura 2013.


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Para poder proyectar la oferta hallamos el factor de tasa discreta de rendimiento el cual se le incluye en la fórmula del método estadístico exponencial.

 Dónde:

F: Producción futura P: Producción año base i: tasa de crecimiento n: años Se tiene:

         Calculo para la proyección 2014: Proyección 2014=147079 + (0.0393*147079) Proyección 2014= 152859.20

Cuadro Nº 06. Proyección de la materia prima AÑO 2014 2015 2016 2017 2018

VOLUMEN (Kg) 152859.20 158866.57 165110.02 171598.85 178342.68


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Volumen Vs año 180000 175000 170000

n e m165000 u l o v

160000 155000 150000 2012 2013

2013 2014

2014 2015

2015 2016

2016 2017

2017 2018

2018 2019

año

Figura Nº 01: Proyección de la oferta 2.4 ESTUDIO DE LA DEMANDA Previa la realización de encuestas, se determina el tamaño de muestra, estará en función a la población actual perteneciente a la ciudad de huamanga. Determinación de tamaño de muestra se hizo por la siguiente fórmula:

          

Fuente: Zúñiga Vargas, U. Estudio de pre factibilidad – 201111.

Dónde:

N: Número de encuestas a realizar Z: Grado de confianza de 95% nos da un valor de Z=1.96 P: Es el porcentaje de acierto. La proporción de la población que tiene la característica de interés que nos incumbe cuantificar, se asume 80% de la población tiene la característica de interés que medimos.

q: Es el porcentaje de desacierto, en este caso es 20% Los P y q; se determinaron mediante una encuesta piloto.

E: Es el máximo error permisible que representa el porcentaje de error al 95% de confianza, por ende E = 0.05. 11

Estudio de Pre factibilidad para la instalación de una planta de elaboración de fideos instantáneos a partir de fécula de camote (ipomoea batatas) en Ayacucho 2011.


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2.4.1 DEMANDA ACTUAL El objetivo es cuantificar la demanda actual y las tendencias de consumo en el futuro de “miel pasteurizada”, para determinar la demanda actual se procede a analizar los resultados de la encuesta aplicada.

A. ¿Su familia estaría dispuesto a consumir miel pasteurizada? En el siguiente cuadro se aprecia el porcentaje de aceptabilidad del producto en la ciudad de huamanga. ¿Su familia estaría dispuesto a consumir miel pasteurizada?

15% SI 85%

NO

Figura Nº 02: Consumo de miel pasteurizada Los resultados muestran un 85% de aceptabilidad en el público objetivo y un 15% no desean adquirir el producto.

B. ¿Qué tipo de envase y presentación le gustaría comprar la miel pasteurizada? B.1 Envase En el grafico se muestra las personas dispuestas a adquirir mensualmente “miel

pasteurizada”, en las presentaciones de:


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¿Qué tipo de envase le gustaría comprar la miel pasteurizada?

31% VIDRIO 69%

PLÁSTICO

Figura Nº 03: Tipo de envase. El resultado del cuadro no muestra que un 69% prefieren una presentación de vidrio y 31% en presentación de plástico.

B.2 Presentación En el gráfico se muestran las presentaciones preferidas por el consumidor potencial para la adquisición de la “miel pasteurizada”. ¿QUE PRESENTACIÓN DE MIEL PASTEURIZADA LE GUSTARIA ADQUIRIR?

22%

42%

36%

250g 500g 1000g

Figura Nº 04: Presentación de la miel pasteurizada El resultado del cuadro nos muestra que un 42% prefieren una presentación de 250g, un 36% prefieren 500 g y 22% prefiere 1000 g.

2.4.1.1. Análisis de encuesta de consumo de miel pasteurizada Se realizaron a 246 encuestas sobre el consumo de miel del cual el 67 % (164 personas) consumían miel y de este porcentaje un 85% (140 personas) mostró aceptabilidad al producto, a partir de ello, se trabajó estadísticamente, estableciendo rangos de consumo. DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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C. ¿Qué cantidad de miel consume su familia aproximadamente al mes? ¿Qué cantidad de miel consume su familia aproximadamente mes? 13% 5% 30%

0-0.5 Kg 0.5-1Kg

52%

1-1.5Kg 1.5-mas Kg

Figura Nº 05: Consumo de miel pasteurizada Cuadro Nº 07: Resultado del consumo de miel pasteurizada rango fi Xi fi*Xi (0-0.5) 42 0.25 10.5 (0.5-1) 73 0.75 54.75 (1-1.5) 18 1.25 22.5 (1.5- a más) 7 1.5 10.5 total 140 98.25 Fuente: Elaboración propia Dónde: R: número de kilos Fi: número de familias. Xi: promedio de rango. Remplazando:

       

El

consumo

mensual

por

familia

de

miel

pasteurizada:

0.70kg/familia*mes.


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2.4.2 PROYECCIÓN DE LA DEMANDA En primer lugar se efectúa la DEMANDA EFECTIVA:

Cuadro Nº 08: Proyección de la demanda de consumo Población Año Periodo proyecta (Familias) 2014 0 63559 2015 1 65148 2016 2 66777 2017 3 68446 2018 4 70157 Fuente: Elaboración propia

Población Consumidora De Miel Pasteurizada Proyectada 36197 37102 38030 38980 39954

Consumo (TM/familia*año)

Demanda producto (TM/año)

0.0084 0.0084 0.0084 0.0084 0.0084

304.05 311.66 319.45 327.43 335.62

Para realizar la proyección de la cantidad de familias se realizó considerando la tasa de crecimiento de 2.5%, según censo 2007-INEI.

2.4.3 BALANCE OFERTA – DEMANDA Considerando el comportamiento histórico de la oferta y demanda, se efectúa el respectivo balance a fin de determinar la demanda insatisfecha. La demanda insatisfecha resulta de la diferencia entre la demanda del producto en estudio y la oferta de los productos similares existentes en el mercado. Este resultado se hace para cubrir el 100% de la demanda insatisfecha, sin embargo existen limitantes que puedan dificultar su demanda, como fluctuaciones en la producción y precio de materia prima, ingreso de la producción hábitos de consumo hacia ciertas marcas reconocidas.

Cuadro Nº 09: Determinación de la demanda insatisfecha AÑO

DEMANDA TM/AÑO

2014 304.05 2015 311.66 2016 319.45 2017 327.43 2018 335.62 Fuente: Elaboración propia

OFERTA TM/AÑO 152.86 158.87 165.11 171.60 178.34


DEMANDA INSATISFECHA TM/AÑO 151.19 152.79 154.34 155.83 157.28

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CAPITULO III TAMAÑO Y LOCALIZACION El estudio del tamaño de planta es la que define la capacidad de producción durante el periodo de funcionamiento; está en relación con criterios que conduzcan a un buen rendimiento económico, lo mismo que debe de ser favorable a la empresa. La ubicación de la planta resulta de previo análisis de los diferentes factores que finalmente definen la localización de la planta. El tamaño y localización del proyecto está orientado a minimizar costos y maximizar beneficios, para el logro de esto, las diferentes variables que intervienen y condicionan la elección de estos dos rubros deben ser analizados con minuciosidad. (ROJAS V. María I. - 2005). Las decisiones sobre la localización son un factor importante dentro del proyecto, ya que determinan en gran parte el éxito económico, pues ésta influye no sólo en la determinación de la demanda real del proyecto, sino también en la definición y cuantificación de los costos e ingresos. Además compromete a largo plazo la inversión de una fuerte suma de dinero. La localización elige entre una serie de alternativas factibles, por lo tanto, la ubicación será la que se adecue más dentro de los factores que determinen un mejor funcionamiento y una mayor rentabilidad del proyecto. En lo referente a la ubicación de la planta, éste se realiza considerando dos aspectos generales como son: la macro localización y micro localización 12. 12

Tesis digitales UNMSM. http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/tesis/ingenie/siguas_ss/cap3.pdf


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3.1 TAMAÑO DE LA PLANTA En todo estudio de viabilidad es fundamental determinar la capacidad apropiada de la planta. Si bien los pronósticos de la demanda y la penetración en el mercado constituyen el punto de partida, la disponibilidad de materia prima puede ser un factor limitante para ciertos proyectos; todo estos parámetros deben ser analizadas y evaluadas con cuidado. Al identificar las posibles limitaciones del pronóstico de la demanda y del mercado, se deben evaluar también otros factores que complementan la información para la determinación de la capacidad de la planta. La capacidad está representada por el óptimo nivel de producción que lo determinará los diferentes componentes de un estudio de viabilidad como la tecnología y equipos a implementar, la inversión a realizar, el rendimiento a obtener las ventas realizadas, la penetración de mercado y la aceptación del producto en el mercado.

3.1.1 RELACIÓN TAMAÑO – MERCADO La relación tamaño- mercado está definido básicamente por el volumen de producción que será distribuida en el ámbito geográfico seleccionado para el proyecto. Como resultado de estudio de mercado realizado se obtuvo un 85% de disposición de consumo de miel pasteurizada entre los consumidores potenciales, cifra muy significativa y favorable en el desarrollo de un proyecto, sin embargo no siendo el mercado un factor limitante cabe señalar que existen diversos factores que condicionan la cobertura total de la demanda insatisfecha uno de los factores predominantes es que se trata de un producto nuevo en el mercado.

3.1.2 RELACIÓN TAMAÑO- MATERIA PRIMA La materia prima a utilizar en este proyecto es la miel de abeja, actualmente las Instituciones encargadas de llevar las estadísticas de la producción agrícola es la Oficina del Ministerio de Agricultura de Ayacucho, lo cual cuenta con información estadística sobre la producción de miel de abeja,


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en las provincias de Parinacochas, Cangallo, Víctor fajardo, La mar, Huancasancos, Huanta, Vilcas Huamán, Paucar del Sara Sara y Sucre. En el estudio de mercado realizado se tiene una demanda insatisfecha para el año 2018 de 157,28 toneladas métricas (TM) de miel pasteurizada, lo cual partiendo de este hecho se opta cubrir el 30% de la demanda insatisfecha.

Cuadro Nº 10: Análisis relación tamaño - materia prima AÑO

MATERIA PRIMA DISPONIBLE (TM/AÑO)

2014 152.86 2015 158.87 2016 165.11 2017 171.60 2018 178.34 Fuente: Elaboración propia

DEMANDA INSATISFECHA (TM/AÑO) 151.19 152.79 154.34 155.83 157.28

3.1.3 TAMAÑO – TECNOLOGIA Si bien es cierto que la tecnología que se va a seleccionar en un proyecto depende en gran medida del volumen de la demanda y en consecuencia es posible calcular cual es técnicamente el proceso óptimo para un volumen de producción, existe una serie de circunstancias que no son directamente cuantificables pero que pueden hacer variar fundamentalmente la elección del tipo de tecnología a ser utilizada entre ellos tenemos disposición de capital. En la decisión de la tecnología adecuada se puede afirmar que es de un nivel medianamente intermedio pues el proceso productivo no requiere de equipos muy sofisticados y que normalmente se pueden encontrar en el mercado nacional, y que cumplen las características y especificaciones necesarias para el proceso productivo.

3.1.4 TAMAÑO DE PLANTA PROPUESTO De acuerdo al estudio de mercado realizado se determinó la demanda insatisfecha por tanto se decide cubrir en un 30% de dicha demanda. Por lo tanto la propuesta de tamaño o capacidad máxima de la planta es de 47.184 TM/año de miel pasteurizada en el año 2018. DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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Si consideramos los trabajos de lunes a viernes sin feriados tendremos 264 días hábiles de producción. Un turno de 8 horas laborables diario, por lo cual se hará uso de 200 kg al día. Obteniendo 400 envases de ½ kg por día de producto final.

Cuadro Nº11: Producto total a producir por año AÑO

DEMANDA INSATISFECHA (TM/AÑO) 2014 151.19 2015 152.79 2016 154.34 2017 155.83 2018 157.28 Fuente: Elaboración propia

30 % DEMANDA INSATISFECHA (TM/AÑO) 45.357 45.837 46.302 46.749 47.184

3.2. LOCALIZACIÓN La localización consiste en la elección del lugar adecuado para la instalación de la planta, como resultado del análisis de una serie de factores del tipo cualitativo y cuantitativo que permitan minimizar los costos de producción y obtener mayores rentabilidades.

3.2.1 MACROLOCALIZACIÓN Tomando

en

cuenta

la

disponibilidad

de

materia

prima,

consideraremos como posibles ubicaciones a las localidades más cercanas a ella. Finalmente podemos concluir que, considerando la disponibilidad de materia prima y a la cercanía de la misma, tomaremos como posibles ubicaciones a las siguientes provincias: Cangallo, Huanta y Huamanga.

3.2.1.1 UBICACIÓN DE LA PLANTA 3.2.1.1.1LISTADO DE FACTORES DE LOCALIZACIÓN Se opta por hacer por el método semi cuantitativo ranking de factores para lo cual se hace un listado de los factores de localización que sean importante para el sector industrial.


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A: Proximidad a la materia prima. B: Cercanía al mercado. C: Disponibilidad de energía. D: Abastecimiento de agua. E: Disponibilidad de mano de obra. F: Servicio de transporte. G: terreno. H: Estímulos fiscales y reglamentaciones legales. I: Condiciones de vida. J: Saneamiento y drenaje.

3.2.1.1.2 MATRIZ DE ENFRENTAMIENTO La matriz de enfrentamiento enfrentamiento nos permite analizar el nivel de importancia de cada cada factor comparando comparando con otro empleando la tabla N° 11. El factor más importante es de valor (1), el factor que no predomina sobre otro será el valor de cero (0), y si tiene igual predominancia ambos será el valor de uno (1).

Cuadro Nº12: Matriz de enfrentamiento A B C D E F G H I J

A --1 1 0 0 0 0 0 0 0

B 1 --1 1 1 1 1 0 0 0

C 1 0 --0 0 0 0 0 0 0

D 1 0 1 --0 0 0 0 0 1

E 1 0 1 1 --1 1 0 0 0

F 1 1 1 1 1 --1 0 0 0


G 1 0 1 1 1 0 --0 1 0

H 1 1 1 1 1 1 1 --0 1

I 1 1 1 1 1 1 1 1 --1

J Ponderación 1 9 1 5 1 9 1 7 1 6 1 5 1 6 1 2 0 1 --3

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3.2.1.1.3 ALTERNATIVAS DE LOCALIZACIÓN Las posibles localizaciones como alternativa localización son: evaluar cada factor en cada alternativa de localización en base a una información detallada y seguir una escala de ponderación. Escalas: Excelente

: 5 puntos

Muy bueno : 4 ptos Bueno

: 3 ptos

Regular

: 2 ptos

Deficiente

: 1 pto

Cuadro Nº 13: Comparación de ponderaciones N° A C D E G B F J H I

Nivel de importancia

Cangallo Pond Ptj. . 9 4 36 9 2 18 7 2 14 6 2 12 6 4 24 5 2 10 5 2 10 3 2 6 2 3 6 1 2 2 Total de puntaje 138

Huanta Pond. Ptj. 3 3 4 3 2 3 4 3 3 3

27 27 28 18 12 15 20 9 6 3 162

Huamanga Pond Ptj. . 1 9 4 36 4 28 3 18 2 12 5 25 4 20 3 9 3 6 4 4 167

Enbase a los resultados obtenidos por el método ranking de factores se perfila como la mejor alternativa de localización la ciudad de Huamanga, a razón de presentar mayor puntaje de 167 en relación a Cangallo y Huanta. Otros de las razones ponderantes es que el mercado objetivo se encuentra concentrado en Huamanga.


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CAPITULO IV DISEÑO DEL PROCESO PRODUCTIVO 4.1. DISEÑO DEL PRODUCTO Miel pasteurizada se envasa en envases de vidrio con tapa metálica en presentación de 500 g.

4.1.1 ESPECIFICACIONES DE PRODUCCIÓN 

La miel no deberá

tener ningún sabor, aroma o contaminación

inaceptable que haya sido absorbido de una materia extraña durante su elaboración y almacenamiento. 

La miel no debe haber comenzado a fermentar o producir efervescencia.



Se debe de controlar la temperatura de pasteurización de la miel en medida tal que se menoscabe su composición y calidad esenciales.



El producto final debe mantener su textura inicial de ser fluida un tanto viscosa y estable.

4.1.2 VOLUMEN DE PRODUCCIÓN 

Materia prima = 47.184 TM/año.



Rendimiento = 95 %



El volumen volumen de producción producción será de 44.82 TM/año TM/añ o (producto (producto final).


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4.1.3DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO Por procesado de miel se entienden todas las operaciones encaminadas a ponerla en condiciones de mercado. A continuación se describe las operaciones unitarias que intervienen en la elaboración de miel pasteurizada.

1. Recepción Toda la materia prima que ingresa a la planta deberá pasar por un control de calidad el cual se analizara individualmente de cada proveedor; el cual consistirá en un análisis microbiológico (presencia de microorganismos patógenos), análisis sensorial (color, aroma, sabor) y un análisis fisicoquímico (ºbrix, viscosidad, densidad, etc.) en la que se verifica su estado adecuado para la obtención de un producto para el consumo humano. En esta etapa se perderá un 0.5% de miel para los análisis ya mencionados.

2. Pesado Al realizar el respectivo control y obtener resultados favorables se decide proseguir con el siguiente paso que consistirá en el control del peso de toda la materia prima la cual será de 199 kg a procesar para posteriores cálculos, y para obtener los rendimientos predeterminados.

3. Homogenizado Luego de haber realizado el correspondiente pesado se coloca a un tanque de agitación mecánica (Homogeneizador) a temperatura ambiente aproximadamente por 5 a 10 minutos, con la finalidad de uniformizar las propiedades y características propias de la miel para realizar una mejora en la calidad final del producto.

4. Estandarizado A la mezcla proveniente del homogeneizador, se le adiciona una mezcla de 0.05% de sorbato de potasio y benzoato de sodio, esta operación se realizara en la marmita en caliente en constante agitación durante 15 minutos hasta que estos últimos sean disueltos por completo y de esta manera obtener un producto homogéneo.


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5. Pasteurizado/filtrado La mezcla estandarizada se pasteuriza en una marmita enchaquetada, la cual se llevará a cabo a una temperatura que oscile entre 68ºC – 71ºC durante 3 minutos, el calentamiento debe hacerse en forma rápida, este proceso se realiza con la finalidad de eliminar microorganismos y levaduras las cuales se encargaban de cristalizar la mie l. Se contará con un filtrador de malla metálica, el cual se acopla a la salida de la marmita para eliminar todas las impurezas posibles, esto se realiza inmediatamente después del pasteurizado, en esta etapa se pierde aproximadamente un 0.5% del total.

6. esterilización de envases Este proceso se realizara en un autoclave por un periodo de 20 minutos a 121 °C a 15-20 psi, el autoclave está diseñado para un total de 40 frascos de vidrio de 500g cada lo cual implica un total de 10 batch para esterilizar el total del lote de frascos.

7. Envasado El envasado se realiza con la finalidad de proteger, preservar el producto y darle mejor presentación. El envasado se realizará en forma semi automática o automática, un sensor detectará su presencia, dosificando la miel automáticamente de acuerdo al valor programado (capacidad de 500g en envases de vidrio previamente esterilizados), en un ciclo repetitivo y a un ritmo dado por la habilidad del operador.

8. Sellado Luego de la pasteurización se realiza el sellado de maneramanual.Este proceso se lleva a cabo en la respectiva mesa de trabajo.

9. Etiquetado Se procede a realizar el etiquetado para darle una mejor presentación y así diferenciarse de los productos similares a este, así mismo indica a los clientes de donde procede y la calidad del producto. El consumidor contará con esta información que certifica la calidad y garantía del producto.

10. Almacenado El producto se almacena en cajas sobre tarimas, en un ambiente fresco y ventilado, libre de agentes y vectores contaminantes que puedan poner en DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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peligro la calidad del producto final, por caja se almacena 12 frascos y por tarima se almacena 36 cajas.

11. Comercializado Después de pasar el producto por el control de calidad, los frascos de miel pasteurizada etiquetados correctamente se colocan en cajas medianas (que sean fáciles de cargar y manipular cuando estén llenas). Se cierran las cajas con plástico y se marca la fecha de elaboración y lote, para su posterior comercialización.

4.1.4

DIAGRAMA

DE

BLOQUES

CUALITATIVO

DE

MIEL

PASTEURIZADA Recepción

0.5%

Pesado

Homogenizado

0.05% de sorbato de potasio y benzoato de sodio

Estandarizado

Pasteurizado/Filtrado

0.5% T = 71ºC Ѳ =3 minutos

Esterilización

Envasado

0.2% T = 71ºC

Sellado

Etiquetado

Almacenado

Comercializado

Fuente: Elaboración propia DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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4.2. DISEÑO, ESPECIFICACIONES Y SELECCIÓN DE MAQUINARIAS Y EQUIPOS 4.2.1 DISEÑO DE EQUIPO PARA LA PASTEURIZACIÓN Datos:

          



          

Calculando el volumen de la marmita:

Al volumen de la marmita se le agrega un 10% de seguridad.13

  Dimensiones de la marmita

                  √     

Se sabe que la relación:

13

Estudio de pre factibilidad para la instalación de una planta procesadora de mermelada y néctar


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Área de la marmita interna

       

Cálculo del espesor de la marmita

  

Dónde:

 ⁄         ⁄ 

Calculando el radio exterior

    

Determinación de la masa del equipo

    

Determinación del volumen del material

              DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 30


Cálculo de la potencia del agitador Condiciones del diseño:

                

Se elige hélice marina porque tiene altas revoluciones

n=0.9947 Fluido no newtoniano, pseudoplástico

  Dónde:

       ̃ Determinamos la viscosidad aparente

 

             


Página 31




, flujo laminar que no forma vórtice

 

   

Observación: Como no se tiene el valor de K y a, utilizamos la gráfica P o vs Nre.

              1.7*1.2=2hp

De=0.522m Di=0.52m

0.52m

4.2.2 EQUIPOS PRINCIPALES a. TANQUE HOMOGENIZADOR Tipo Capacidad Material Altura Ancho Largo Cantidad

tanque 0.15 m3 Acero inoxidable AISI 304 1.20 m 0.50 m 0.50 m 1


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b. MARMITA Tipo Capacidad Consumo de vapor Presión de diseño Material Altura Ancho Largo Cantidad

Marmita enchaquetada 0.15 m 12 kg/h 10.06psi Acero inoxidable AISI 304-2B 1.20 m 0.522 m 0.522 m 1

c.FILTRO14 Tipo Marca Porosidad Características Material Altura Ancho Cantidad

malla plisada FARLI 400 a 40 micrones Cabezal con bocas de entrada y salida roscada de 1 1/4". Acero inoxidable AISI 304 0.20 m 0.10m 1

14

http://www.farli.com/producto/filtros_es_open.htm


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c. LLENADORA, ENVASADORA Y DOSIFICADORA Construida con elementos de primera calidad sanitaria como Acero Inoxidable AISI 304 en todas sus partes. El sistema de cilindros y válvulas electro neumáticas y FRL (Filtro - Regulador - Lubricador), que cumplen las normas de calidad ISO9001 e ISO14001. Tipo Marca capacidad dosificación material Compresor Consumo eléctrico

Altura Largo Cantidad

Llenadora, envasadora y dosificadora FARLI 250 Kg 500 +/- 50 gr Acero inoxidable AISI 304 1,5 HP 60 Watt

2.0 m 1.20m 1

Fuente: http://www.farli.com/producto/envasadoras_es_open.htm

c.1 MESA DE LLENADO AUTOMÁTICA Diámetro Sensor

1 m de giro continuo. Láser de presencia de envase.


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d. CALDERO Las Calderas Colmaquinas (código ASME) Caldera Tipo Combustible Capacidad Producción de vapor Presión de diseño Altura Diámetro

15

Pirotubular de 1 paso Gas propano 5 BHP 78.25 kg/h 30 psi 2.25 m 1.5 m

e. AUTOCLAVE Marca Presión °T Altura Ancho Largo Cantidad Consumo de vapor

Stericlave800 15-20 Psi 121°C 0.80 m 0.93 m 0.93 m 1 60kg/h

15

http://es.scribd.com/doc/40666949/Catalogo-Calderas-Pirotubulares-sep-09


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f. MOTOR ELECTRICO16 potencia marca tipo rpm altura ancho largo cantidad

2 Hp Siemens monofásico 2760 RPM 0.20 m 0.07m 0.14m 2

g. BALANZA DE PLATAFORMA marca proveedor capacidad dimensiones

JPS-1050 Jadever Jadever 100 kg con escala de 10 g. Largo 53 cm Ancho Altura

43 cm 140 cm

16

http://puentealto.olx.cl/motor-2-hp-siemens-iid-151711110


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h.BOMBA17 marca proveedor Potencia dimensiones

MX-(F)402/403 (H) IWAKI 2Hp Largo 0.35 m Ancho Altura:

0.26 m 0.27 m

i. MESA DE TRABAJO marca Altura Largo Ancho Cantidad

JV INOX 1m 2.5 m 1.5 m 1

17

http://www.iwakiamerica.com/Literature/MX/ialt00056_mxbrochureSP.pdf


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4.2.3. MATERIALES DE CONTROL a. BALANZA ANALÍTICA marca Tipo capacidad Tamaño de plato función

CAS SW1 1 kg. 130 mm Pesado de insumos menores.

b. REFRACTÓMETRO MANUAL Rango de medición Número necesario función

0-95 % de sólidos – solubles. 1 medición de ºBRIX


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c. POTENCIÓMETRO Rango de medición Número necesario función

0 a 14 1 medición de pH

4.2.4. MATERIAL DE ALMACENAMIENTO a. ENVASES Material Número necesario Función Capacidad Dimensiones

vidrio 400 envases/día Protección del producto final 500 g Altura 12.5 cm Diámetro 8.5 cm

b. CAJA Material Número necesario Dimensiones función

cartón 20 unidades altura 6 cm largo 35 cm ancho 25 cm Almacenamiento de producto final


Página 39


c. TARIMA Material Número necesario función

madera 12 unidades largo 1.50 m ancho 1.50 m Almacenamiento de producto final

4.3 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA Estos balances se realizan en función a la cobertura de la capacidad de producción establecida y planeada para la planta por lo cual se establece la cantidad de materia prima requerida por día deproducción y los demás materiales e insumos que el proceso exige para obtener el producto final.

4.3.1 BALANCE DE MATERIA Consiste en el cálculo de los flujos de los materiales requeridos para una base de materia prima procesada por cada día.


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4.3.1.1

DIAGRAMA

DE

BLOQUES

CUANTITATIVA

DE

MIEL

PASTEURIZADA Recepción 200 kg

1 kg

199 kg

Pesado

199 Kg Homogenizado 0.1 kg de sorbato de potasio y benzoato de sodio 199.1kg

Estandarizado

Pasteurizado/Filtrado

0.996 kg

Envasado

0.396 kg

198.1 kg Esterilización de envases

197.7 kg

Sellado

Etiquetado

Almacenado

Comercializado 197.7 Kg 375 envases Fuente: Elaboración propia


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4.3.2 BALANCE DE ENERGIA Energía de entrada – Energía de salida = Acumulación

Dónde: a. Energías que entran: E1= energía que entra con el jugo. Q=calor suministrado.

b. Energías que salen: E2: energía que sale con el vapor eliminado. E3: energía que sale con el producto. E4: energía necesaria para el calentamiento de la marmita. E5: energía que se pierde (conducción y convección) Por lo tanto el balance de energía resulta:

    

DESARROLLANDO CADA UNA DE LAS FORMAS DE ENERGÍA A.- Energía que ingresa al sistema

    

………..

(1)

Dónde:

Masa de miel = 199.1kg Calor especifico de la miel = 2.26kj/kgºC Te: temperatura de entrada = 20ºC Tr: temperatura de referencia=0ºC Reemplazando en (1)

    DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 42


B. ENERGÍA QUE SALEN DEL SISTEMA B.1 ENERGÍA QUE SALE CON EL VAPOR DE AGUA QUE SE ELIMINA (E2) Dónde:

  

………..

(2)

Masa de vapor de agua eliminada = 0.69 kg (del diagrama de flujo) :

Calor latente de vaporización a 71 ºC = 2323.6kj/kg (Tablas)

                

B.2 ENERGÍA QUE SALE CON EL PRODUCTO (E3) ………..

(3)

Dónde:

= temperatura de salida= 71ºC

= temperatura de entrada = 20 ºC

Reemplazando en (3)

   

B.3 ENERGÍA NECESARIA PARA EL CALENTAMIENTO DEL EQUIPO

       

……….. (4)

Reemplazando en (4)

      DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 43


B.4 ENERGÍA QUE SE PIERDE POR CONDUCCIÓN Y CONVECCIÓN

  

……….. (5)

Las pérdidas de calor a través de las paredes se dan por conducción y convección.

Ecuación:

       

Datos:

K (acero inox.) =66.24 KJ/Kg.h.m L=0.52 m Calculando h0 (coef. Convectivo de transferencia de calor externo). Las propiedades del aire en la interface se determinan a la temperatura de película. - Temperatura ambiente =20ºC

Dónde:

        

Cp: capacidad calorífica =1.007 KJ/KgºC μ: Viscosidad del aire =1.934*10 -5kg/m.s k: conductividad térmica del aire=0.0273w/m.ºC



: Densidad del aire =1.0767 kg/m 3

L: Longitud del equipo =0.52 m g: Gravedad específica =9.80 m/s 2


Página 44


 

Coeficiente volumétrico de expansión del fluido=3.14*10 -3K-1 Temperatura entre la pared y el fluido =51ºC

Ecuaciones a utilizar :

         

…………. (7)

……….. (8)

Reemplazando en las ecuaciones de Prandtl y Grashof, se tiene: 0.7231

6.84*

Pr*Gr=4.45

         

Para: 104

Reemplazando la ecuación (9) Nu=0.59*(4.45*108)1/4 = 85.69

Despejando la ecuación (10) se tiene: Reemplazando valores

h=85.69*0.0273*0.52=1.22W/m2ºC



Por lo tanto se usa la ( ), reemplazando los datos se tiene:

         


Página 45


Como el tiempo de pasteurizado es de 3 minutos tenemos:

  Calor sensible Determinado a través de la siguiente expresión: Qs =mr*Cp*ΔT Donde: Qs: calor absorbido por el material o recipiente de extracción Mm: masa de la marmita (Acero inoxidable AISI 304-2B) Cp: calor especifico del recipiente = 0.461 Kj/Kg°C ΔT: Variación de temperatura (81 – 20) °C = 61°C Mm =



Dónde:

Mm: Masa de la marmita. Por lo tanto, el calor sensible ganado por el material de construcción del tanque es: QS = Mm *Cp*ΔT =17.98 Kg x 0.461 kJ/kg°C x 61°C Qs = 505.62 Kj

Calor total perdido

             

C. CALOR REQUERIDO POR EL SISTEMA Por lo tanto el calor total es:

     DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 46


   D.- CANTIDAD DE VAPOR UTILIZADO La ecuación es:

                  ……….. (11)

Al cálculo de

:

se le agrega 10% por factor de seguridad donde se tiene

Calor latente de vaporización a 81 ºC = 2306.26 kJ/kg

          Combustible necesario para la ebullición de agua Masa de vapor necesario =



Masa de agua en liquido necesario =



Masa total de agua necesario = 15.58 kg

    

………… (12)

Dónde: PC: poder calorífico del gas propano= 194020.807 KJ/kg

                 DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 47


   Reemplazando en la ecuación (12)

           Tiempo total de pasteurización = 1 Bach/día; 30min/día Por lo tanto masa de gas necesario /día =0.21*0.5=0.11kg/día aprox.


Página 48


CAPITULO V DISTRIBUCIÓN DE PLANTA

5.1. DISTRIBUCIÓN DE PLANTA Viene hacer la ordenación física de todos los elementos que componen una planta industrial, incluyendo los espació necesarios para el tránsito del personal, movimiento de material, vías de acceso a los almacenes y servicios de tal manera que la distribución sea la más funcional, económica y eficiente en la utilización de los recursos y ambientes. La distribución se tiene en cuenta los siguientes principios básicos 

Integración conjunta de los factores que afectan a la distribución.



Movimiento del material por distancia mínima.



Circulación del trabajador a través de la planta



Utilización efectiva de todo el espacio.



Satisfacción y seguridad de los trabajadores.



Flexibilidad de ordenación para facilitar cualquier reajuste.


Página 49


5.2. CALCULO DEL ÁREA DE LA SALA DE PROCESOS Uno de los métodos más utilizados es el método de gourchett, consiste en dimensionar los ambientes a partir de la solución de tres ecuaciones que interrelacionan el equipamiento, como su operación, área extra para circulación y movimiento del operario; del cual el área requerido resulta ser la sumatoria del valor obtenido en cada ecuación multiplicando por un factor, estos son: i.

Superficie estática: (Ss): el área ocupada por el equipo o maquinaria en su proyección ortogonal al plano horizontal y la f órmula es:

  ii.

Superficie de gravitación (Sg): espacio necesario para los movimientos alrededor de los puntos de trabajo tanto para el personal como para los materiales la fórmula es:

  

N=número de lados útiles de trabajo de la máquina iii.

Superficie de evolución (Se): es el área destinada a la circulación del personal y operación de las máquinas y/o equipos con absoluta holgura y se obtiene con la ecuación:

 (  ) K: constante resultante del coeficiente entre el promedio de las alturas de los elementos móviles y dos veces el promedio de la altura de elementos estáticos.

   DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 50


hEM: altura de elementos móviles hEE: altura de elementos estáticos

         iv.

Superficie total (At): el área total de cada sección se calcula mediante la siguiente fórmula. At = (Ss + Sg + Se) * n n=número de elementos El área TOTAL requerida se obtiene más 50% del resultado aplicando las ecuaciones mencionadas.

Consideraciones:



El área de los operarios se considera de 0.5 m2 de área; y su altura (h)=1.65m

El área de elementos móviles no se considera para determinar la



superficie total, ya que está considerado dentro de la superficie de evolución, pero si se emplea para calcular el valor de K 

En maquinarias , equipos, utensilios en general cuya vista de planta es un circulo su área se determina A= y se considera N=2



Puntos de espera donde se colocan materiales que se van a transformar no se consideran la superficie gravitacional (Sg)

En plantas donde se almacena algún material no se consideran



superficie gravitacional (Sg).


Página 51


CÁLCULO DE ÁREAS

5.3. DISTRIBUCIÓN GENERAL DE LA PLANTA Es el ordenamiento físico de todas las actividades de una fábrica debe ser lógico y secuencial de acurdo al tipo de planta. 

Actividades:



Procesamiento



Administrativo



Servicios generales



Almacén y otros

Para la panta de pasteurización de la miel de abeja, se ha determinado las siguientes áreas:

Cuadro Nº 32 distribución general de área. Sala de procesos redondeamos a 68 para la facilidad de unidades de área.

Ambientes Sala de proceso Almacén de materia prima e insumos Almacén de producto terminado Laboratorio de control de calidad Sala de caldero SS HH mujeres SS HH varones DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

rea unitaria (m2) 68 24 24 12 16 8 8

Número de unidades de Área 17 6 6 3 4 2 2 Página 52


Oficinas Garita Garaje TOTAL

12 4 24 200

3 1 6

DETALLES Y RAZONES: Nº 1 2 3 4 5 6 7

RAZON Por la continuidad del uso de materia prima y/o producto final Por seguimiento al proceso Para no contaminar el alimento Por no ser necesario Por las tuberías de agua y desagüe Control de entrada y salida Por el ruido y olor

ANÁLISIS DE PROXIMIDAD

DIAGRAMA RELACIONADO DE ACTIVIDADES O RECORRIDO Permite obtener gráficamente la relación entre actividades de acurdo a su proximidad

Tabla Nº 05 Valores de proximidad A E I O U X XX

(1;3) (1;2)(3;5)(3;6)(4;5)(4;6) (1;4)(1;5)(3;4)(3;10)(4;10)(8;9) (2;3)(2;8)(2;9)(3;7)(4;7)(6;7)(7;10) (1;6);(2;5);(2;7)(3;8)(3;9)(4;8)(4;9) (5;6)(5;7) (5;8) (5;9) (6;8) (6;9) (7;8) (7;9) (8;10) (9;10) (1;7);(1;8);(1;9);(2;4);(2;6);(5;10);(6;10) (1;10);(2;10)


Página 53


El diagrama presenta la necesidad de reducir espacio o la distancia entre actividades de acuerdo al siguiente cuadro

Cuadro Nº 33 valores de proximidad código A E I O U X XX Numero de área Símbolos

color Rojo Amarillo Verde Azul Morado Negro

líneas 4 3 2 1 1 zigzag 2 zigzag

1

Sala de proceso

Área unitaria (m2) 68

2

Sala de caldero

16

4

3

24

6

24

6

12

3

6

Almacén de materia prima e insumos Almacén de producto terminado Laboratorio de control de calidad Oficina

12

3

7

Garita

4

1

8

Garaje

24

6

9

SS HH mujeres

8

2

10

SS HH varones

8

2

4 5

Ambientes

Número de unidades de Área 17

M.C.D: Unidad de área 4m2


Página 54


DIAGRAMA RELACIONAL DE ESPACIOS Tomando una unidad de área de cuatro metros cuadrados de acuerdo al cuadro de actividades

9

1 6

10

5

8

7

1

5 8 7


Página 55


DISPOSICIÓN REAL


Página 56


CAPITULO VI INSTALACIONES DE TUBERÍAS DE VAPOR, INSTALACIONES ELÉCTRICAS E ILUMINACIÓN

6.1 TUBERIAS DE VAPOR 6.1.1. VISTA DE PLANTA

1m

1.5 m

1.2 m

1.5 m

1.5 m

Caldero 1m Autoclave


Marmita

Página 57


6.1.1. VISTA DE PERFIL

1.75 m

2.8 m 3.20 m

Caldero

Marmita

Autoclave

6.1.2. DETERMINACIÓN DE DIÁMETRO ADECUADO PARA CALDEROMARMITA 6.1.2.1TRAMO CALDERO –AUTOCLAVE a. LONGITUD EQUIVALENTE

           

b. CONSUMO DE VAPOR Datos:

Autoclave: 60kg/h=132.276lb/h Marmita: 7.79kg/h=17.174lb/h

  DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 58


c. CAÍDA DE PRESIÓN 100 pies de tubería 32.64 pies de

2lb/pug2 X

      d. CÁLCULO DE UN FACTOR DE PRESIÓN (F de P) De tablas:

        ̅    

e. DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO Para el consumo de vapor 164.40lb/h se tiene:

          

Suponiendo: D=3/4 pulg


Página 59


Comprobación de la



80 pies/s

̅ ̅  

76.9 pies/s

10pies3/lb 9.6pies3/lb

90/lb

̅ ̅  

 Suponiendo:

164.40lb/h

D=1 pulg

100 pies/s

̅ ̅  

96 pies/s

10pies3/lb 9.6pies3/lb

190/lb

̅ ̅  

164.40lb/h

Entonces: se elige el diámetro de 1 pulg.

6.1.2.2 TRAMO AUTOCLAVE-MARMITA a. LONGITUD EQUIVALENTE

           


Página 60


b. CONSUMO DE VAPOR Datos: Marmita: 7.79kg/h=17.174lb/h

  c. CAÍDA DE PRESIÓN 100 pies de tubería 23.124 pies de

2lb/pug2 X

      d. CÁLCULO DE UN FACTOR DE PRESIÓN (F de P) De tablas:

        ̅    

e. DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO Para el consumo de vapor 18.89lb/h se tiene:

    

Suponiendo: D=1/2 pulg


Página 61


Comprobación de la

74pies/s

̅ ̅  

72.52pies/s

̅ ̅  

 10pies3/lb 9.8pies3/lb

39pie/lb 18.89lb/h

Entonces: se elige el diámetro de 1/2 pulg.


Página 62


6.2 CONSIDERACIONES PARA LAS INSTALACIONES 6.2.1 LÍNEA DE INGRESO A LA PLANTA Para la planta de usará corriente alterna trifásica de 220 V de 60 Hz porque en nuestra planta se usa motores de 1,5 HP y 2 HP

6.2.1.1 TRANSFORMADOR Se usara transformador (tipo B) reductor de entrada desde 1000 v a 220 v, salidas 380v, 220v ,440v etc. De marca Pysel. (Es un transformador seco con ventilación automática).

6.2.1.2 TABLERO GENERAL

El tablero seleccionado satisface las necesidades requeridas en la planta. Tiene las siguientes características: 

Las paredes están hechas de acero de 1/6‟‟



Compone de elementos principales como: interruptores térmicos, fusibles, barra de cobre, llaves de corriente monofásica y trifásica.

6.2.1.3 REDES Y DISTRIBUCIÓN Las redes de distribución estarna compuestos por cables de cobre de la codificaciónAWG.

6.2.2 CÁLCULO DE INTENSIDAD DE CARGA PARA MOTORES Esquema de instalación del tablero general:


Página 63


MOTORES USADOS Compresor Motor eléctrico Bomba

POTENCIA (HP) 1.5 2 2

a). CALCULO DE INTENSIDAD DE CARGA INICIAL DE CADA MOTOR Calculamos la intensidad de carga inicial de cada motor con la potencia descrita usando la tabla (II-4).

MOTORES USADOS Compresor Motor eléctrico Bomba

POTENCIA (HP) 1.5 2 2

IMTENSIDAD (A) 5.0 6.5 6.5

b). DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LOS CONDUCTORES DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

Página 64


Incrementando el 25% de la intensidad de la carga inicial y redondeando según la tabla (II-5).

IMTENSIDAD (A) 5.0 6.5 6.5

AL 125% DE INTENSIDAD 5*1.25 = 6.25 6*1.25 = 8.13 6*1.25 = 8.13

REDONDEO 15 15 15

c. DETERMINACIÓN DEL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES Con el amperaje redondeado determinamos el calibre del conductor en la tabla (II-5).

A AGW 15 14 15 14 15 14 d). DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO DE TUBERÍAS POR DONDE PASAN LOS CONDUCTORES Con el calibre AWG y el #de conductores se determina el diámetro de la tubería.

AGW 14 14 14

DIÁMETRO DE TUBERÍA (Pulgada) 0.5 0.5 0.5

e). CÁLCULO DE AMPERAJE DE CADA FUSIBLE Incrementando el 300% a la carga inicial y redondeando a las medidas comerciales se tiene:

IMTENSIDAD (A)

INCREMENTO (300%)

5.0 6.5 6.5

5.0 * 3 = 15 6.5 * 3 = 19.5 6.5 * 3 = 19.5


REDONDEANDO A MEDIDA COMERCIAL(A) 15 20 20

Página 65


f). CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE LA LLAVE DE CADA MOTOR INCREMENTO (300%) 15 19.5 19.5

INCREMENTO (20%) 15*1.2 =18 19.5*1.2=23.4 19.5*1.2=23.4

MEDIDA COMERCIAL(A) 20 20 20

g). CÁLCULO DEL FUSIBLE DE LA LLAVE GENERAL DEL TABLERO DE FUERZA Considerando la intensidad del motor de la compresora y agregando 25%, luego sumando las cargas de los demás motores y finalmente aumentando el 300% se tiene:

(  )  Tamaño comercial:



h). CÁLCULO DE LA LLAVE GENERAL Incrementando el 20% a la carga de fusible del tablero de fuerza se tiene:

      Tamaño comercial:

6.3. CÁLCULOS DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN 6.3.1. NIVEL DE ILUMINACIÓN El nivel de iluminación óptima varía de acuerdo al ambiente y al tipo de actividades que se realiza. La unidad de medida son las luxes, el flujo de iluminación por unidad de área (lumen/m2). Obteniendo por tablas: 

Sala de proceso=500 lux



Almacén=120 lux



Laboratorio=600 lux



Oficinas, servicios higiénicos=120 lux


Página 66


6.3.2. TIPO DE SISTEMA DE ALUMBRADO El tipo de alumbrado es directo que cuenta artefactos de 3 lámparas de 40 watts cada uno.

6.3.3. DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE CUARTO La cuantificación de los índices de cuarto (IC) corresponde a cada uno de los ambientes de la planta, el índice ha sido calculado con la siguiente expresión:

  

Dónde:

       

6.3.4. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN La reflexión ellas paredes será de 30% en paredes y el techo 70%; con el código se determina el coeficiente de utilización para un tipo de artefacto y tipo de alumbrado.

6.3.5. CÁLCULO DE NÚMEROS DE LÁMPARAS Se calcula el número de lámparas y artefactos requeridos para cada área.

        





De los anteriores se obtiene la información general : Áreas Sala de proceso I Sala de proceso II Sala de caldero Almacén de materia e insumos I

L (m) 10

A (m) 6

H Lux IC Cód. CU (m) 4 500 0.94 H 0.35

4

2

4

500 0.33

J

4

4

4

500 0.50

6

4

4

120 0.60

0.65

Nº de lámpara 53

Nº de artefactos 18

0.21

0.65

12

4

J

0.21

0.65

23

8

J

0.21

0.65

8

3


Fm

Página 67


Almacén de producto terminado I

6

4

4

120 0.60

J

0.21

0.65

8

3

Laboratorio de control de calidad I

4

2

4

600 0.33

J

0.21

0.65

14

5

Laboratorio de control de calidad I

2

2

4

600 0.25

J

0.21

0.65

7

2

Oficina I Oficina II Garita Garaje SS.HH mujeres SS.HH varones Total

2 4 2 6 4

2 2 2 4 2

2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

500 500 120 120 120

0.40 0.53 0.40 0.96 0.53

J J J H J

0.21 0.21 0.21 0.35 0.21

0.65 0.65 0.65 0.65 0.65

6 12 1 5 3

2 4 1 2 1

4

2

2.5

120 0.53

J

0.21

0.65

3

1

58

38

156

52

2.5 4420

6.3.5.1 CALCULO DE AMPERAJE Lámpara: 40 watt Se recomienda incrementar un 20%; por lo tanto Potencia= 40watt * 1.2 = 48 Watts/lámpara. Se tiene 156 lámparas

     a. CALCULANDO CORRIENTE

      6.3.5.2 ALUMBRADO EXTERIOR Datos: - Aparcamiento 10 lux - Jardines 5 lux DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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- Alrededor de edificios 2-10 lux Para la iluminación natural se sigue estas fórmulas:

           

 

-

Nivel de iluminación exterior: 3000 – 5000 lux

-

Normal: 4000 lux

-

Se tiene 180 m2; L=20 m A= 9m

   

CAPITULO VII ABASTECIMIENTO DE AGUA Y FONTANERÍA Diseñar sistema de drenaje para la planta pasteurizadora de miel de abeja. -

3 operarios

-

1 guardián

-

1 secretarias

-

1 ingenieros de planta.

Total de personas 6, varones= 4; y mujeres=2 DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES

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L 78.25 360

Consumo de agua para vapor Lavado de equipos y otros

Q (litros/s) 0.02 0.10

        SEXO 4 Varones

2 Mujeres

-

Duchas Inodoros Urinarios Lavamanos Duchas Inodoros Lavamanos

Unidad 1 1 1 1 1 1 1

L/s 0.20 0.05 0.05 0.50 0.20 0.05 0.50

      

Determinado el caudal de agua pluvial (

)

Según el servicio de meteorología indica I=60 de 500 mm/h; si solo tenemos 180 m 2/h y 182 m 2 de techo.

      Por lo tanto

          Por tabla:

      = asfáltica;


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Por lo tanto:

                   -

Caudal total (QT)

         -

Teniendo una pendiente de 3mm/m Para un diámetro de 0.50; Q=191L/s y V=0.975m/s (Por tabla).

    Mediante tablas se interpola y se obtiene: h=0.55d

 Por tablas se busca



            

Calculando

Por lo tanto

:

En conclusión el diámetro para el drenaje es: 50cm


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Diseño de Una Planta Pasteurizadora de Miel

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