BALANCE DE MATERIAS DE INDUSTRIA PESQUERA
Un proceso industrial , es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria. Para la obtención de un determinado producto serán necesarias variadas operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación, puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta. El balance de materia es un método matemático utilizado principalmente en Ingeniería Química. Se basa en la ley de conservación de la materia, que establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante (excluyendo, por supuesto, las reacciones nucleares o atómicas y la materia cuya velocidad se aproxima a la velocidad de la luz). La masa que entra en un sistema debe, por lo tanto, salir del sistema o acumularse dentro de él, es decir:
Los balances de materia se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de un sistema. También pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico. Cuando se escriben balances de materia para compuestos específicos en lugar de para la masa total del sistema, se introduce un término de producción:
El término de producción puede utilizarse para describir velocidades de reacción. Los términos de producción y acumulación pueden ser tanto positivos como negativos.
La ecuación general Los balances de materia son una contabilidad de todos los materiales que entran, salen, se producen o acumulan dentro de un sistema en particular, siendo una información necesaria para análisis posteriores (De la Peña Ramón, 1999), En su forma más general, el balance de materia se puede representar por medio de la siguiente ecuación (Himmelblau, 1994): Entradas – Salidas Salidas + Producción = Acumulación
El modelo matemático propuesto es del tipo fenomenológico (Ayala, 1995), el cual se fundamenta en el principio de conservación de la materia y en los dos primeros términos de la serie de Taylor.
Entrada
.t
.t+ t
.me me
Flujo másico (me )
Salida
.t
Flujo másico(ms )
.ms
dt
. t
.t+ t
m s
Acumulación
dme
.t
dm s dt
. t
.t+ t
M M
Masa acumulada(M)
dM dt
. t
(Himmelblau, 1994)
Para un tiempo tal como t = t , la ecuación para en flujo másico planteada y basado en el principio (Entradas - Salidas = Acumulación) (me
dme dt
.t )t (m s
dms dt
.t ).t m
Simplificando la ecuación propuesta queda dM dt
me m s
Ecuación global para la masa (M) n
M
n
m dt m dt e
t 1
s
t 1
dm dt
t m
Si en las operaciones no se presentan acumulación del valor me
dm dt
= 0, por lo
m s
La ecuación plantea un sistema de flujo continuo en el Balance de materiales: Entradas = Salidas
Métodos directos Base de cálculo (M): 100 u
1
Operación 1
2
Mo Operación 2
Efluente (Eo) 1,5% M
Residuo Sólidos (R): 5% Mo
M1
3
Operación 3 M2
4
Residuo sólidos (R1): 2,5% M1 Efluente (E1):2.1% M1
Operación 4 M3
Residuo Sólidos (R2): 1.25% M2
Empaques (E ): unidades de 1,5 5
Operación 5
Producto (P )
Efectuar los cálculos respectivos y los diagramas de balance de materiales.
DIAGRAMA DE FLUJO DE CONSERVAS DE FILETE DE PESCADO – INDUSTRIA PESQUERA
Línea de proceso
Entrada
Salida
MP (10000 kg) RECEPCION DE MATERIA PRIMA
20kg Residuo/100kg MP
PESADO
200kg Hielo /100kg MP
SELECCIÓN MANUAL
5kg Residuo/100kg MP
ALMACENAMIENTO PLANTA
15kg Residuo/100kg MP
CLASIFICACION AUTOMATICA CLASIFICACION MANUAL 200kg Agua-20ppm NaClO/100kg MP
BULK
Bolsas y Cajas de Cartón (Base)
PESADO AUTOMATICO
Cajas de Cartón (Tapa)
EMPACADO ESTIBADO CONGELADO ALMACENADO TRANSPORTE
200kg Agua-20ppm NaClO/100kg MP
CONSERVAS DE PESCADO El producto es un alimento enlatado que consiste de pulpa libre de piel y espinas, obtenida a partir de pescado descabezado y eviscerado y que se presenta en envases de hojalata de 1 lb. Tall, como un nuevo tipo de conserva. En su apariencia el producto es similar a un “grated” enlatado, con la ventaja de que al utilizar la pulpa integral del pescad se incluyen componentes altamente nutritivos que son normalmente descartados en los productos tradicionales. Tecnológicamente, este producto de pescado desmenuzado enlatado, con mayores rendimientos y menor costo de producto final.
PROCESO DE ELABORACIÓN DE CONSERVAS DE PESCADO El proceso de elaboración de conservas de pescado consta básicamente de cinco etapas:
a) Corte y eviscerado El pescado se recibe en una cámara de almacenamiento a 0º C, para conservar su frescura y evitar su descomposición. Posteriormente se transporta a una mesa de corte y selección, donde son eliminadas la cabeza, cola y vísceras, y todo el material que no reúne las condiciones de calidad requeridas. El corte de cabezas y colas se realiza en forma mecánica, mediante cuchillos. Para el eviscerado se utiliza un sistema especial que succiona y limpia completamente el interior del pescado. b) Lavado A continuación se pasa a una etapa de lavado, que puede ser con un sistema giratorio, provisto de escobillas plásticas con chorro continuo de agua. Luego se lleva el material a una mesa de empaque, donde se coloca el pescado dentro de tarros metálicos previamente lavados. c) Cocción La cocción se realiza en una cámara con vapor, por alrededor de 30 minutos. Posteriormente los envases son invertidos para permitir drenaje del líquido. La finalidad del proceso de cocción es eliminar el aceite y la grasa, además de sacar el agua contenida en los tejidos del pescado. En algunos casos, antes de la cocción se puede agregar una etapa de blanqueo de la carne con agua caliente, adicionando sal o una solución sal-ácido acético. d) Dosificación La dosificación consiste en la adición del líquido de cobertura de la conserva, que puede ser salmuera o salsa de tomates concentrada. A continuación el envase es sellado en forma mecánica por una máquina selladora. e) Esterilización La esterilización de los tarros se realiza en una autoclave a 116º C, durante 1 hora. Posteriormente éstos se enfrían, siendo finalmente etiquetados y almacenados. A continuación se muestra el diagrama de flujo del proceso, detallando los diferentes residuos que se generan en las distintas etapas del proceso. PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES Los impactos ambientales asociados al proceso productivo se relacionan principalmente con la generación de residuos líquidos y sólidos y en menor medida con las emisiones atmosféricas, de olores y ruidos. Residuos líquidos Los residuos líquidos están compuestos principalmente por materia orgánica con un alto contenido en proteínas, grasas y sólidos suspendidos. Los flujos generalmente son altos, debido a la gran cantidad de agua que se requiere en los procesos descritos anteriormente. Estos son principalmente:
Agua de sangre del transporte del pescado desde los barcos hasta la planta. Aguas de lavado provenientes de la etapa de corte, eviscerado y fileteado. Agua de lavado proveniente de la etapa de prensado de pulpa.(Congelados) Residuos líquidos provenientes del proceso de cocción (agua con sólidos solubles, aceites y grasas) Agua de lavado proveniente de la etapa de envasado del pescado, preparación y cocción (Conservas) Agua de condensado que proviene de la etapa de cocción del pescado. (Conservas) Exceso de líquido de cobertura proveniente de la etapa de dosificación. Líquido de cocción que corresponde al líquido que se drena de los tarros una vez terminada la cocción Agua de enfriamiento del proceso de esterilización Agua proveniente de las operaciones de limpieza de la planta Las aguas de lavado y las provenientes de las etapas de cocción, drenado y dosificación son generalmente evacuadas en el sistema de alcantarillado, en algunos casos con algún grado de tratamiento previo referido a la retención de sólidos. Cuando las empresas se localizan en las cercanías de la costa, estas pueden ser descargadas al mar.
Residuos sólidos También es importante la generación de residuos sólidos, lo que generalmente no tiene un adecuado manejo. Algunas empresas los entregan para alimentación animal, otras lo vuelven al mar y otras lo destinan a plantas de reducción. Los residuos sólidos que se producen se derivan principalmente de las etapas de corte y eviscerado están constituidos por cabezas, colas y vísceras. Estos son reutilizados como materias primas por las empresas productoras de harina de pescado, por lo que su disposición en vertederos es mínima. En las conservas de mariscos se producen vísceras y conchas, las que no son aprovechables. En el proceso de congelación, al cortar los moldes se produce un aserrín de pescado congelado. En las etapas de envasado y etiquetado se producen desechos constituidos principalmente por papeles, cartones y plásticos (polietileno).
Emisiones atmosféricas y olores La contaminación de tipo atmosférica producida por este tipo de industrias, está dada principalmente por la emisión de olores molestos para la población. También se producen cantidades no relevantes de gases y material particulado debido al uso de calderas para la producción energética. Emisiones de ruido Los ruidos normalmente se limitan al ambiente laboral y pueden constituir un problema, si la empresa está localizada en zonas mixtas, por las molestias ocasionadas a los vecinos.
Planteándose por la opción a través de la gestión ambiental, con medidas que sean factibles de implementar en el corto y mediano plazo, se proyectan alternativas de solución mediante la reducción de la contaminación en origen, donde se puede intervenir a nivel de cambios en los productos y en los procesos (sustitución de materias primas e insumos, cambios tecnológicos y la implementación de buenas prácticas de gestión de operación El reciclaje en origen, es otro paso que involucra la recuperación y reuso de materiales y posteriormente, se plantea la aplicación de tecnologías de control al final de la línea de proceso (end of pipe), que contempla el tratamiento de los efluentes y la disposición final de los desechos. En la actualidad la tendencia es el disminuir la producción de los residuos desde el origen, lo que permite reducir los volúmenes de residuos, disminuyendo por ende los tamaños de sistemas de tratamiento y la disposición final de los residuos.
