Papas Prefritas Congeladas

A “ ño del B uen S erv i c i o al al C i udada udadano no”.

CARRERAS CARRERAS DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL Y AGRONEGOCIOS INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

PAPAS PREFRITAS CONGELADAS: MÉTODO DE CONGELACIÓN IQF CON AIRE FORZADO CURSO

:

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL FRÍO

PROFESOR PROFESOR

:

BONILLA BONILL A GARCIA, ELIAS FRANCISCO

INTEGRANTES:     

Canturin Rojas, Yurdane Miriam Cruz Hugo, Mirtha Rosario Castillo Uriarte, Maria Paula Inca Caroy, Wilder Torre Rodríguez, Gabriela Reyna LIMA – PERÚ 2017

Contenido

I.

................................ ................................ ................................. ................................. ................................. ......................... ........ 1 INTRODUCCIÓN ................

II.

................................. ................................. ................................. ...................... ..... 1 GENERALIDADES DEL PRODUCTO ................

................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ........................... .......... 1 2.1. Materia prima................ Papa perricholi ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. .............................. ............. 7

....................................... .. 9 2.2. PRODUCTO FINAL: PAPAS P APAS PREFRITAS CONGELADAS ...................................... Antecedentes ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ................ 9 Definición ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................. ................................. ................... ... 10 Características ................. .................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ............................ ........... 12

III.

............................... ................................. ................................. ................................. ................. 15 PROCESO DE PRODUCCIÓN ...............

3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO Y DESCRIPCIÓN .................................... ...................................... ... 15 ................................ ................................. .................................. ......................... ........ 18 3.2. MÉTODO DE CONGELAMIENTO ................ .............................. ................................. ................................. ................................. ....................... ...... 19 3.3. SELECCIÓN DE EQUIPOS .............. ................................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................. 28 3.4. USO DE ADITIVOS ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................. ............................... .............. 29 3.5. EMPAQUE ............... Envase primario ................ ................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 29 Envase secundario ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ....................... ...... 30

................................. ................................. ................................. ................................ ............................ ............ 30 3.5. ALMACENAMIENTO ................. Almacenamiento de materia prima ................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................. 30 Almacenamiento de productos productos terminados ............... ................................ ................................. ................................. ....................... ...... 32

............................... ................................. .................................. ......................... ........ 33 IV. CALCULOS DE CARGAS DE CALOR ............... ............................... ................................. ................................. ................................ ............................ ............ 33 4.1 Capacidad de producción ............... ............................... ................................. ................................. ................................. ................................. ................. 34 4.2 Capacidad de almacén .............. ................................. ................................. ................................. ................................ ............................ ............ 35 4.3 Carga de calor de Papas ................. ................................ ............................... .............. 36 4.4Carga de calor en la cámara de recepción r ecepción (refrigeración) ...............

4.5 Carga de calor en cámara de congelamiento............... ................................ ................................. ................................. ................. 38 ................................. .................................. ......................... ........ 39 4.6 Carga de calor en la cámara de almacenamiento ................ ................................. .................................. ......................... ........ 40 4.7 Cálculo de tiempo enfriamiento y congelamiento ................ ............................... ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 41 4.8 Capacidad de evaporadores .............. ................................ .................................. ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 45 V. CONCLUSIONES ............... Bibliografía .............. .............................. ................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 46

Contenido

I.

................................ ................................ ................................. ................................. ................................. ......................... ........ 1 INTRODUCCIÓN ................

II.

................................. ................................. ................................. ...................... ..... 1 GENERALIDADES DEL PRODUCTO ................

................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ........................... .......... 1 2.1. Materia prima................ Papa perricholi ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. .............................. ............. 7

....................................... .. 9 2.2. PRODUCTO FINAL: PAPAS P APAS PREFRITAS CONGELADAS ...................................... Antecedentes ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ................ 9 Definición ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................. ................................. ................... ... 10 Características ................. .................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ............................ ........... 12

III.

............................... ................................. ................................. ................................. ................. 15 PROCESO DE PRODUCCIÓN ...............

3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO Y DESCRIPCIÓN .................................... ...................................... ... 15 ................................ ................................. .................................. ......................... ........ 18 3.2. MÉTODO DE CONGELAMIENTO ................ .............................. ................................. ................................. ................................. ....................... ...... 19 3.3. SELECCIÓN DE EQUIPOS .............. ................................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................. 28 3.4. USO DE ADITIVOS ............... ............................... ................................. .................................. ................................. ................................. ............................... .............. 29 3.5. EMPAQUE ............... Envase primario ................ ................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 29 Envase secundario ................ ................................. ................................. ................................. ................................. ................................. ....................... ...... 30

................................. ................................. ................................. ................................ ............................ ............ 30 3.5. ALMACENAMIENTO ................. Almacenamiento de materia prima ................ ................................ ................................. ................................. ................................. ................. 30 Almacenamiento de productos productos terminados ............... ................................ ................................. ................................. ....................... ...... 32

............................... ................................. .................................. ......................... ........ 33 IV. CALCULOS DE CARGAS DE CALOR ............... ............................... ................................. ................................. ................................ ............................ ............ 33 4.1 Capacidad de producción ............... ............................... ................................. ................................. ................................. ................................. ................. 34 4.2 Capacidad de almacén .............. ................................. ................................. ................................. ................................ ............................ ............ 35 4.3 Carga de calor de Papas ................. ................................ ............................... .............. 36 4.4Carga de calor en la cámara de recepción r ecepción (refrigeración) ...............

4.5 Carga de calor en cámara de congelamiento............... ................................ ................................. ................................. ................. 38 ................................. .................................. ......................... ........ 39 4.6 Carga de calor en la cámara de almacenamiento ................ ................................. .................................. ......................... ........ 40 4.7 Cálculo de tiempo enfriamiento y congelamiento ................ ............................... ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 41 4.8 Capacidad de evaporadores .............. ................................ .................................. ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 45 V. CONCLUSIONES ............... Bibliografía .............. .............................. ................................. .................................. ................................. ................................. .................................. ......................... ........ 46

I.

INTRODUCCIÓN

Los alimentos congelados rápidamente son aquellos sometidos a un proceso de congelaciones rápidas y estabilizadas a una temperatura inferior a -18 ° C que garantiza la preservación es decir, sin degradación físico-química o bacteriológica. En principio todos los alimentos pueden ser tratados por congelación, sin embargo, dadas las características biológicas de la materia prima y las propias del producto final hacen que la tecnología sea específica para cada uno de ellos. Es así que partiendo del principio de conservación por congelamiento, elaboramos el diseño técnico de una planta de producción de papas prefritas congeladas listas para preparar, donde describiremos las características técnicas en relación a la transferencia de calor entre la materia prima que será la variedad de papa perricholi y el método de congelación, que en este caso será el de aire forzado. A la par, detallaremos el requerimiento de maquinarias, equipos y superficies necesarias para mantener la cadena de frío durante todo el proceso productivo, la cantidad de calor que se emana por cada uno de estos para poder determinar las adecuadas temperaturas durante el proceso y evitar un recalentamiento, manteniendo un sistema óptimo a lo largo de todo el proceso. Con la finalidad de aplicar la importancia del cálculo matemático en el diseño de la planta y de los procesos, estableceremos parámetros de control, como co mo temperaturas de congelamiento y fritado, velocidad de aire en el secado, entre otras.

II.

GENERALIDADES DEL PRODUCTO

2.1. Materia prima Debido a que existe una gran variedad de cultivos de papas en el mundo que son destinadas a diferentes sectores según el fin que se les vaya a dar pero básicamente todas las papas tienen la misma composición química y estructura morfológica, la cual se detallara a continuación, de la misma forma que las características especiales para las papas pre fritas congeladas que se realizarán.

PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

1

Ficha técnica de la papa REINO: Plantae FILO: Magnoliophyta CLASE: Magnoliopsida ORDEN: Solanales FAMILIA: Solanaceae GÉNERO: Solanum ESPECIE: Solanum tuberosum Distribución Productiva: Costa y sierra peruana, principalmente. Extendida a todo t odo el mundo

Origen: Nativa de los Andes y cultivada desde hace 8,000 años. Tabla Tabla 1.1: 1.1: Composic ión química del tu bérculo de papa. papa. Contenido

Compuesto

Contenido (%)

Compuesto

Agua

75.77

Vitamina C

0 – 40 40

Carbohidratos

19.83

Vitamina B1

100

Proteínas

1.56

Vitamina B2

30

Grasa

0.25

Calcio

8

Cenizas

1.23

Fósforo

56

Celulosa

1.34

Hierro

0.7

Valor energético

80 kcal/100g

(mg/100g)

Fuente: Kalazich y c ol., 1996 1996


2

En este tubérculo, la cantidad de almidón representa aproximadamente entre 65 a 89% del peso en base seca, donde para el producto que se quiere realizar que son las papas pre fritas congeladas, se requiere que las papas tengan un contenido de almidón mayor al 14% ya que genera un mayor rendimiento y menor absorción del aceite, lo cual minimizaría los gastos de producción, a su vez, se requiere que estas papas tengan un bajo contenido de azúcares reductores (generalmente (generalmente menor al 2%) ya que en la operación de fritura, esta se podría ver afectada generando cambios de color indeseables (reacciones de Maillard).

Tabla Tabla 1.2: 1.2: Característ Característ icas fis f isico icoquími químicas cas de la variedad de papa que se utiliza util izará: rá: Papa Perric Perric holi.

Fuente: Jáuregui, 2017

Usos: ●

Alimenticio: El tubérculo cocido o frito se prepara de múltiples formas. Con el tubérculo se prepara chuño, papa seca y tokosh.

●

Medicinal: Es un efectivo antiespasmódico, antiflojístico, hemostático, y actúa contra las úlceras gástricas, reumatismo, picadura de insectos, forúnculos, quemaduras y cálculos renales.

●

Cosmético: Sobre la piel se colocan mascarillas del tubérculo para combatir las arrugas. Existe un producto peruano elaborado con papas nativas de Huánuco, de pigmentos azules.

●

Industrial: Se le emplea en la fabricación de almidón, papel, adhesivos para textiles en el procesamiento de alimentos bajos en grasa, panadería, repostería y purificación del agua.


3

VARIEDADES DE PAPAS PARA FRITURA (NACIONAL e INTER NACIONAL) Las características del producto final como: el tamaño, forma y espesor dependerán de la maquinaria que se utilice para el cortado homogéneo de estos y principalmente de la variedad de papa que se utilice en el proceso. Por lo cual, en el Perú hay una gran variedad de papas blancas o papas que son destinadas para sopas y frituras, de las cuales se tienen las siguientes:

PRODUCCION NACIONAL

CHIQUIBONITA Forma del tubérculo: alargado Presencia de ojos: pocos ojos Color de la cascara: colorada y amarilla Color de la pulpa: blanco Color del tallo, hojas: verdes, hojas chashga o ásperas Color de la flor: morado oscuro PERUANA Forma del tubérculo: redonda Presencia de ojos: pocos ojos Color de la cascara: amarillo claro y rojo Color de la pulpa: blanco crema Color del tallo, hojas: verdes y crece casi en forma vertical Color de la flor: morada FAJEADA Forma del tubérculo: plana jovera Presencia de ojos: pocos ojos Color de la cascara: jovera (blanco con negro) Color de la pulpa: blanco Color del tallo, hojas: verdes


4

Color de la flor: morada

PERRA Forma del tubérculo: larga Presencia de ojos: ojosa áspera Color de la cascara: amarillo y rojo Color de la pulpa: blanco con anillo rojizo Color del tallo, hojas: verdes, hojas chashga o ásperas y redondas Color de la flor: morada POROPORA BLANCA Forma del tubérculo: alargado Presencia de ojos: pocos ojos Color de la cascara: amarilla Color de la pulpa: blanco Color del tallo, hojas: verdes con morado, forma no tan recta Color de la flor: morado RODILLA DE VIEJA Forma del tubérculo: redondo grande Presencia de ojos: ojosa Color de la cascara: colorada Color de la pulpa: blanco Color del tallo, hojas: grueso Color de la flor: blanco


5

PRODUCCION INTERNACIONAL RUSSET BURBANK

ESTADOS UNIDOS Y CANADÁ

SHEPODY

Forma: Tubérculos oblongos a largos Piel: blanca – amarilla clara Pulpa: blanca Ojos: superficiales Materia seca: buena

RANGER RUSSET

Forma: Tubérculos oblongos a largos Piel: marrón claro Pulpa: blanca Ojos: moderadamente superficiales con muy buena distribución Materia seca: muy buena

BINTJE

Forma: Tubérculos gordos, ovalados alargados Piel: amarilla Pulpa: amarilla clara Materia seca: buena

EUROPA

HOLANDA

Forma: Tubérculo de forma oval alargada Piel: marrón y rugosa Pulpa: blanca Ojos: medianamente superficiales Materia seca: mediana

MARKIES

Forma: Tubérculos de forma oval alargada Piel: amarilla Pulpa: amarilla clara


6

Materia seca: alta

INNOVATOR

Forma: Tubérculos oblongos a alargados Piel: blanca amarilla rugosa Pulpa: crema Ojos: superficiales muy distribuidos Materia seca: baja

Papa perricholi

Es muy parecida a la papa blanca por lo tanto es dulce y aguachenta, por eso es indicada para freír. Las pollerías la prefieren porque no se oscurece una vez pelada y es la papa que se usa industrialmente, por lo que decidimos usar esta variedad para el proceso productivo.


7

PRODUCCIÓN MUNDIAL DE PAPA

PRODUCCIÓN NACIONAL DE PAPA


8

ESTACIONALIDAD DE LA PRODUCCIÓN DE PAPA

2.2. PRODUCTO FINAL: PAPAS PREFRITAS CONGELADAS Antecedentes

En efecto, la invención de los productos alimentarios sometidos a congelación rápida (quick freezing) se atribuye a Clarence

Birdseye

experimentaba

la

en

1929

tecnología

que y

el

equipamiento en pescados, frutas y hortalizas, sin embargo, la industria de estos productos no se desarrollaría hasta dos décadas más tarde en EE.UU. En el caso de la papa prefrita congelada el desarrollo tecnológico comienza en los años 40, cuando el empresario J. R. Simplot convoca a un grupo de expertos químicos para poner a punto el proceso y una década más tarde obtiene la primera patente e incursiona en la industria pero sin lograr un volumen de ventas importante. En 1960, G. Lamb propietario de la firma Lamb Weston inventa el dispositivo para cortar perfectamente las papas en forma de bastón, de importancia crucial en el proceso. Pero, el desarrollo PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

9

de la industria no comienza hasta mediados de los 60 cuando Simplot invierte en una planta para McDonald’s siguiendo el método patentado por esta última, bastante

semejante al desarrollado por él. Esta firma de fast-food desde sus inicios dedicaba importantes esfuerzos de investigación para mejorar la calidad de las papas fritas en su negocio. La fábrica de papa congelada en principio se destinaría a abastecer los locales en verano, que constituía un problema de envergadura a solucionar, debido a la escasez de papa de calidad en esa época del año. El éxito alcanzado con el producto congelado- no se distinguia el sabor del fresco- hace que en 1972 el uso de la papa prefrita congelada se generalizara en esta cadena y rápidamente en las demás existentes en el mercado.

Definición

Se entiende por patatas (papas) fritas congeladas rápidamente el producto preparado con tubérculos limpios, maduros y sanos de la planta de la patata (papa) que se ajuste a las características de la especie Solanum tuberosum L. Estos tubérculos deberán haber sido seleccionados, lavados, pelados, cortados en tiras y sometidos a la elaboración necesaria para lograr un color satisfactorio, y haber sido fritos en aceite o grasa comestible. Las operaciones de elaboración y de fritura deberán ser suficientes para garantizar una estabilidad adecuada de color y sabor durante los ciclos normales de comercialización. CODEX ALIMENTARIUS (1981) Para poder evaluar el aceite que será retenido en la papa que será frita, se debe conocer el esquema morfológico de esta, siendo sus partes las siguientes:


10

Figura 1.1: Esquema morfológico del tubérculo de la papa (Fuente: Aguilera, 1997.)

La piel o peridermis, no contiene almidón o proteínas; debajo de esta, hay una delgada capa de tejido parenquimático donde hay una gran cantidad de granos redondos y ovalados de almidón. El parénquima de almacenamiento vascular tiene un alto contenido de almidón. Este tubérculo tiene aproximadamente 2% de cascara, 75 – 85% de parénquima vascular y 14 – 20%. A partir de esta información, hay tres fracciones de aceite que son absorbidas en la papa cuando esta es frita (Bouchon, 2002) las cuales son: ü Aceite estructural (AE): representa la cantidad de aceite que es absorbido durante la operación. ü Aceite absorbido (AA): cantidad de aceite que es absorbido durante el proceso de enfriamiento después de la operación de fritura. ü Aceite superficial (AS): aceite remanente sobre la superficie.


11

Figura 1.2: diagrama de las fracciones de aceite que son absorbidas durante la operación de fritura. (Fuente: Bouchon, 2002) Características

Según la Hoja Técnica de Alicorp, que tomamos como una referencia, para el producto de papa pre frita congelada, se muestran las características físicas, fisicoquímicas y microbiológicas que esta debe tener y se muestran a continuación:


12

Figura 1.3: Hoja Técnica para el producto de papa pre frita congelada. (Fuente: Alicorp)


13

Tamaño, forma y espesor El tamaño de las papas dependerá de la variedad que se use, en el caso de las papas pre

fritas congeladas, se requiere de papas alargadas y grandes para poder obtener papas de tamaño homogéneo y por lo general los restos de papas que sean más pequeños, se destinan a otros rubros de producción que no generan pérdidas, por lo general con estas papas que no cumplen con el tamaño son destinadas a producción de puré, harinas o cereales, generando ingresos no solo en el rubro de alimentos congelados sino en los alimentos que ya fueron mencionados. Según la Norma del CODEX STAN 114, se determinan las dimensiones que estas papas pre fritas congeladas deberían tener:

La forma determinada para este tipo de producto es en bastones largos, por lo que se

requieren papas ovaladas y grandes que puedan generar un corte homogéneo con la maquinaria adecuada, la cual dispone a las papas en el sentido del eje mayor que enfrentará a las cuchillas donde se obtendrán tiras más largas y de grosor uniforme; por lo que el espesor también está determinado en este corte.


14

III.

PROCESO DE PRODUCCIÓN

3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO Y DESCRIPCIÓN


15

RECEPCIÓN Y MUESTREO; se realiza la recepción de la materia prima donde a su vez se lleva a cabo un control de calidad que garanticen una buena calidad de fritado en el producto final y revisión de los defectos internos y externos de la materia prima, estando exenta de plagas, olores y/o sabores extraños.

ALMACENADO; se debe almacenar la materia prima después de haber realizado la recepción de esta para evitar que el contenido de azucares reductores aumente, por lo que se deben mantener en una cámara a 10°C – 12°C, con humedad relativa de 90 – 95% por un periodo máximo de 14 días.

SELECCIÓN Y LAVADO; se realiza con agua potable seguido de una desinfección del producto donde se eliminará la suciedad, la tierra superficial y otras materia extrañas e impurezas de las papas, reduciendo así la carga bacteriana superficial. En esta etapa como se llevará a cabo la selección de la materia prima, esta realizara por medio de un anillo sin fin, el cual separará las materias primas óptimas para el procesamiento por ello, solo pasaran aquellas que tengan 65 mm de diámetro. Se realizará el lavado por medio de un tanque de inmersión y módulos de lavado con cepillos de alta dureza para penetrar en la suciedad y que de esta forma se pueda realizar una limpieza exhaustiva. Se utilizará una solución de cloro de 25 ppm durante 3 – 5 min.

PELADO; esta operación se lleva a cabo por abrasión, eliminando la cascara, corteza y ojos mediante chorros intensos de agua a una temperatura de 90°C – 100°C durante 2 – 6 minutos. SELECCIÓN MANUAL; las papas pasan a través de una banda transportadora donde se eliminaran los defectos que aun permaneces en las papas y que perjudicarían el producto final.

CORTADO; se realiza el cortado mediante cuchillas de forma cuadriculada, después que las papas se encuentran en bastones se desecharan aquellas que estén muy finas, cortas o dañadas. Se debe buscar un espesor promedio de 12 – 16mm.

ACONDICIONAMIENTO INMERSIÓN EN SOLUCIÓN INHIBIDORA; como se debe controlar el pardeamiento enzimático se realizara la inmersión de las papas ya cortadas y peladas en una solución de ácido cítrico y metabisulfito de sodio (concentraciones: 1.5% p/v y 0.01% p/v respectivamente) por un periodo de tiempo de 30 minutos. PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

16

ESCALDADO; esta operación se lleva a cabo para controlar y bloquear la actividad enzimática completamente ya que con esta operación también se eliminaran los gases en los espacios intercelulares que favorecerán la cristalización durante la congelación, dándole al producto un color más uniforme y textura, disminuyendo la absorción de aceite, minimizando el tiempo de pre fritura; por ello, se llevan las papas a una temperatura de 80°C – 85°C durante 5 minutos.

SECADO SUPERFICIAL; esta operación se lleva a cabo para poder eliminar el contenido de agua que permanece en las papas, por ello el producto es sometido a una corriente de vapor sobrecalentado, mejorando la textura del producto, reduciendo el tiempo y cantidad de aceite durante el fritado. Las papas permanecerán en el secador durante 2 minutos a 65°C.

PRE FRITADO; se realizará mediante una inmersión profunda en aceite a 180°C por 2 minutos ya que si se realiza por mayor tiempo, se generaran pigmentaciones no deseadas en el producto final y si es más baja la temperatura el producto comenzara a absorber más aceite del que debería.

ESCURRIDO – EXTRACCION DEL EXCESO DE GRASA; usando un transportador vibratorio, se realizara una inspección visual donde se desecharan aquellas que presenten defectos.

PRE ENFRIAMIENTO; se debe enfriar el producto para evitar un choque térmico durante la congelación, se realiza esta operación a 6°C mediante aire, siendo transportadas al túnel de congelamiento.

CONGELADO; las papas serán enfriadas en el túnel de congelación a -39°C durante 20 minutos, se debe corroborar que la temperatura interna con la que saldrán las papas del túnel debe ser de -18°C.

ENVASADO – EMPACADO; se realiza en bolsas de polietileno (PE) o polipropileno (PPE), verificando la cantidad que se añade en estas, luego se colocan en cajas de cartón polimerizadas que serán selladas.

ALMACENADO; se mantiene el producto final a -18°C, teniendo un tiempo de vida útil de 24 meses aproximadamente si se mantiene en las correctas condiciones de congelación. PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

17

3.2. MÉTODO DE CONGELAMIENTO Túnel de congelación continuo (IQF)

El Túnel de congelado continuo (IQF) es un sistema para congelar productos individualmente, el sistema consiste en ubicar los bastones de papas prefritas en una cinta transportadora que está dentro de un túnel de congelado. Este tipo de congelado es mediante ráfaga de aire que consiste en que el aire circula sobre las papas prefritas a una temperatura entre – 30°C y – 40°C y con una velocidad entre 1.5 y 6.0 m/s. La elevada velocidad del aire permite una buena transferencia del calor. Una cinta transportadora conduce el producto a través del túnel aislado. En muchos casos se utiliza una serie de cintas transportadoras, cayendo el producto de una cinta a otra, rompiendo así los agrupamientos de producto. El flujo de aire puede ser perpendicular o paralelo al flujo del producto, para nuestro caso será flujo horizontal. Este equipo requiere intercambiador de calor y ventiladores de alta potencia, es decir es un túnel mecánico. Es la forma más versátil, eficaz y económica para el congelado rápido. Los rendimientos típicos son de 200-1 200 kg/h. El túnel puede ser usado también con refrigerante criogénico.

Beneficios ● Congelación rápida, a condición de que el producto sea plano y no más alto de

20 mm. ● Alta calidad final del producto ● Bajo consumo energético


18

● Construcción en una sola pieza: Permite una rápida y fácil instalación ● Mínimo costo de mantenimiento ● Fácil de limpieza ● Más flexible que los congeladores mecánicos tradicionales

Inconvenientes ● Alta inversión inicial ● Requiere espacio largo

3.3. SELECCIÓN DE EQUIPOS Para la selección de equipos que se utilizaran en la línea de producción, se consideró la capacidad de los equipos, material, así como también el mantenimiento, espacio físico, limpieza y costo. 1. Selección y Lavado

El objetivo del equipo consiste en generar un movimiento rotativo del agua en forma de espiral que lleva el producto sumergido desde el extremo de entrada hasta el de salida, donde se monta sobre una cinta transportadora que lo enjuaga, lo escurre y lo lleva fuera de la máquina. Se selecciona las papas aptas para el proceso por medio de un anillo sin fin donde son escogidas según el diámetro requerido.

FIGURA 1. LAVADORA CONTINÚA ESPECIFICACIONES DE LA LAVADORA CONTINÚA ETAPA

Selección y Lavado

Nombre del equipo

Lavadoras modelo AL continua


19

Capacidad

(kg/h) 1000

Dimensiones

(mm) 1.000 x 3.500 x h 1.500

Potencia

6 HP

Peso

290 kg

2. Pelado abrasivo

La peladora abrasiva debe de ser diseñada para operar en procesos continuos. Recibe la carga generalmente de un transportador dosificador, se acumula en una tolva desde la que es volcada en forma intermitente en la peladora. Allí, es retenida durante el tiempo de pelado deseado a cuyo término, se abre la puerta de descarga dejando salir el producto. Al cerrarse esta nuevamente es descargada la tolva que volvió a acumular producto durante el proceso. Posee un disco y una porción de la pared interior del cilindro, están recubiertos con material abrasivo. El producto es movido por fricción mientras el abrasivo raspa toda su superficie. Los tiempos de carga, proceso y descarga son establecidos por el operador mediante un controlador PLC. El equipo deber ser construido en acero inoxidable.

FIGURA 2. PELADORA ABRASIVA CONTINÚA ESPECIFICACIONES DE LA PELADORA ABRASIVA CONTINÚA ETAPA

Pelado abrasivo

Nombre del equipo

Peladora

abrasiva

continua

modelo P85 Automática Capacidad

(kg/h) 2000

Dimensiones

(mm) 1150 x h 1.100

Potencia

3 HP


20

Peso

190 kg

3. Corte Tipo Bastón

La cortadora se caracteriza por el corte de bastones bien rectos y cubos de paredes perfectamente planas. Las papas pasan por cuchillas el cual le dará el espesor una vez cortada. Las cuchillas deber de ser removidas e inspeccionadas por el personal, sus especificaciones de longitud y tipo de corte son entregadas de acuerdo a la preferencia del consumidor.

FIGURA 3. CORTADORA DE PAPA TIPO BASTÓN ESPECIFICACIONES DE LA CORTADORA DE PAPA TIPO BASTÓN ETAPA

Corte tipo bastón

Nombre del equipo

Cortadora de papa tipo bastón automática

Capacidad

(kg/h) 1000

Dimensiones

(mm) 950 x h 1.500

Potencia

3 HP

Peso

210 kg

4. Acondicionamiento


21

El tanque de inmersión se utiliza para tubérculos tales como papas, que requieren un tiempo de contacto controlado en agua con aditivos. Los tiempos de residencia se pueden controlar según los requerimientos. El producto se puede cargar de manera continua en la máquina y los compartimentos van rotando para sumergir todo bajo la superficie del agua durante el tiempo solicitado. La descarga del producto se realiza en el lado opuesto a su alimentación. Ajuste de tiempos de residencia mediante un controlador de velocidad. El tanque de inmersión está hecho completamente de acero inoxidable y va equipado con una válvula de drenaje y dos bocas de hombre que facilitan acceso para su limpieza.

FIGURA 5. TANQUE DE INMERSIÓN

ESPECIFICACIONES DEL TANQUE DE INMERSIÓN ETAPA

Acondicionamiento

Nombre del equipo

Tanque de Inmersión

Capacidad

(kg/h) 1000

Dimensiones

(mm) (largo x ancho x alto) 1.600 x 1.900 x 1.800 mm

Potencia

2 HP

Peso

500 kg

5. Escaldado


22

Este equipo resulta indicado un proceso que requiera un tratamiento térmico homogéneo ya que su característica es que el producto se revierte sobre sí mismo repetidamente durante el proceso. Esto asegura que no habrá apilamientos que impidan la llegada del agua caliente a todo el producto. Está constituido por un tambor de chapa perforada en posición horizontal, apoyado sobre 4 ruedas motoras que lo hacen girar, parcialmente sumergido en una batea con agua caliente. El producto es cargado por un extremo del tambor y mediante una espiral dispuesta en su interior, avanza sumergido en el agua hasta el otro extremo. Variando la velocidad de rotación mediante un variador electrónico, el operador puede ajustar el tiempo de residencia del producto en el agua caliente. El calentamiento del agua de la batea puede ser directo por un quemador de gas conectado a un sistema de conductos de gases de combustión sumergidos, o indirecto por aceite térmico o por vapor mediante serpentín sumergido.

FIGURA 5. ESCALDADOR DE TAMBOR ROTATIVO ESCALDADOR DE TAMBOR ROTATIVO ETAPA

Secado superficial

Nombre del equipo

Secador continuo de velocidad regulable

Capacidad

(kg/h) 1000

Dimensiones

(mm) (largo x ancho x alto) 3.000 mm, 1.000 mm, 2.500mm

Potencia

4.5 HP

Peso

110 kg


23

6. Secado superficial

Túnel secador con tres cintas transportadoras superpuestas con circulación de aire sobrecalentado.

FIGURA 6. SECADOR SUPERFICIAL ESPECIFICACIONES DEL SECADOR SUPERFICIAL ETAPA

Escaldado

Nombre del equipo

Blancher tambor rotativo

Capacidad

(kg/h) 1500

Dimensiones

(mm) (largo x ancho x alto) 3.700mm,

1.200mm,

2.000mm. Potencia

2 HP

Peso

72 kg

7. Prefritura

Estos freidores se emplean para elaborar papas prefritas, y una amplia variedad de alimentos que requieren breves tiempos de fritura. Consiste en una batea alargada que contiene el aceite de fritura y dentro de la cual un transportador de cinta metálica de alambre, transporta el producto desde un extremo al otro El calentamiento es producido por un quemador de gas, cuyos gases de combustión circulan por un tubo sumergido en el aceite de fritura provocando su calentamiento. Los gases de combustión son dirigidos por una chimenea a la atmósfera.


24

Las pequeñas partículas desprendidas del producto en proceso se depositan en el fondo de la batea de donde son retiradas al finalizar la jornada. Opcionalmente, se agrega bomba de circulación de aceite y un filtro centrífugo. Para facilitar la limpieza, el transportador puede ser retirado manualmente o en los equipos de mayor tamaño está montado sobre un sistema de elevación que permite levantarlo 50 cm por encima de la batea. El nivel de aceite es mantenido automáticamente por un flotante que lo repone a medida que es consumido. La temperatura del aceite es fijada por el operador y mantenida por un termostato que actúa sobre la marcha de quemador. FIGURA 7. FREIDOR CONTINÚO

ESPECIFICACIONES DEL FREIDOR CONTINUO ETAPA

Prefritura

Nombre del equipo

Freidor modelo FTS

Capacidad

(kg/h) 1000

Dimensiones

(mm) 900*900*1800mm

Potencia

5 HP

Peso

34 kg

8. Congelamiento IQF PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

25

El Túnel de congelado continuo I.Q.F. es un sistema para congelar productos individualmente, el sistema consiste en ubicar los bastones de papas prefritas en una cinta transportadora que está dentro de un túnel de congelado. La congelación IQF se lleva a cabo, en nuestro caso, mediante la aspersión de aire forzado, que se logra forzando el paso del aire frío a través de los envases y las piezas individuales del producto (bastones de papa pre fritas). Dentro del túnel el producto es distribuido en forma uniforme sobre una cinta transportadora metálica perforada, la cual se mueve con una velocidad lineal que puede ser ajustada de acuerdo a las necesidades del proceso de congelación. El aire ingresa como una corriente fuerte a gran velocidad que extraerá el calor del producto por contacto directo hasta que se pueda conseguir la temperatura deseada dependiendo del producto y de sus características; la combinación de aire a bajas temperaturas, elevados coeficientes de transmisión de calor por convección, debido a la alta velocidad del aire, y el pequeño tamaño del producto permiten la rápida congelación de este, que es lo que se busca para minimizar a su vez gastos energéticos y que el producto no vaya a cambiar sus características por una sobre exposición.

FIGURA 8. SISTEMA IQF POR ASPERSIÓN CON AIRE FORZADO


26

FIGURA 9. CONGELADOR DE TÚNEL IQF ESPECIFICACIONES DEL TÚNEL DE CONGELAMIENTO IQF ETAPA

Congelamiento IQF

Nombre del equipo

Congelador de túnel

Capacidad

(kg/h) 1000

Dimensiones

(mm) 8100*1780*2080mm

Potencia

7 Hp

Peso

2000kg

9. Empacado

Se emplea la máquina de pesado y envasado de cabezal, es utilizada para el pesaje y empaque de diferentes tipos de productos alimenticios tales como: vegetales, nueces, frutas, brócoli, papas prefritas, chifles, entre otros. Posee sensores digitales para aumentar la velocidad, y la precisión. Trabaja con diferente peso requerido y con productos de diferente forma, las partes en contacto con el producto pueden ser de acero inoxidable liso o corrugado, según el producto

FIGURA 9. PESADOR Y ENVASADOR DE CABEZAL PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

27

ESPECIFICACIONES DEL PESADOR Y ENVASADOR DE CABEZAL ETAPA

Empacado

Nombre del equipo

Pesador y Envasador de cabezal

Rangos de pesaje

Máximo peso 5000 gr.

Velocidad de Fundas / min

Máximo 70 paquetes por minuto

Dimensiones

(mm) Ancho 950mm, largo 1.150 mm., alto total 2.049 mm.

Potencia

2.5 Hp

Peso

350 kg

3.4. USO DE ADITIVOS Según el Codex Alimentarius (2003) los aditivos que se pueden añadir a las papas pre fritas congeladas son los que se presentan:

Fuente: Codex Alimentarius (2003)


28

Mejoradores de textura y color Son productos que mejoran el tejido crujiente externo de las papas y son: ●

Almidón modificado: Son derivados de cereales, tubérculos o raíces y estabilizados con enlaces cruzados a la vez para usarse por sus características texturizantes en las papas fritas.

●

Dextrosa: Es un hidrato de carbono y tiene como función texturizante.

●

Anato: Es un colorante natural con un característico color amarillo. Tiene gran utilidad para la compensación de la pérdida de color del alimento, debido a su exposición a la luz, al aire, a temperaturas extremas y a las condiciones de humedad y almacenamiento.

3.5. EMPAQUE Una operación de empacado perfectamente controlada resulta esencial en cualquier operación de envasado ya que la falta de control de esta etapa puede implicar riesgos tanto para la calidad como para la inocuidad del producto. (CODEX) El envase que se utilice para las papas fritas congeladas rápidamente deberá: 

Proteger las características organolépticas y otras características de calidad del producto.



Proteger el producto contra la contaminación microbiológica y de otra índole.



Proteger el producto contra la deshidratación y, cuando proceda, contra las pérdidas en la medida en que sea tecnológicamente posible.



No transmitir al producto ningún olor, sabor, color, ni ninguna otra característica extraña durante toda la elaboración (cuando proceda) y distribución del producto hasta el momento de su venta final. El envase utilizado para esta operación será

Envase primario

Polietileno de baja densidad (LDPE): De amplio uso para el envasado de alimentos congelados. Por presentar barrera contra la humedad es usualmente laminado a otros “films” para adicionarle dicha propiedad. Es barato y excelente como material de termo

sellado. No tiene barrera a los gases. PAPAS PREFRITAS CONGELADAS POR MÉTODO IQF

29

Propiedades de los Poliolefinos utilizados en el envasado de productos congelados

Envase secundario

Los paquetes de papas se empaquetan en cajas de cartón corrugado, ya sea automática o manualmente. Cada caja contendrá 5 bolsas del producto congelado y cada uno con peso de 5kg. Estas cajas protegerán a las papas durante el transporte.

3.5. ALMACENAMIENTO Almacenamiento de materia prima

Las papas, siendo organismos vivos, están inevitablemente sujetas a pérdidas durante su vida autónoma (después de separadas de la planta), porque los procesos de vida requieren de energía que la obtienen de las propias reservas. Por lo tanto, en el almacenamiento las papas sufren pérdidas de peso y cambios en la composición química, que pueden afectar la calidad. La conservación de las papas depende de las condiciones y duración del almacenamiento, la conservabilidad es determinada antes de entrar al almacén, por factores tales como variedad, tipo de suelo, condiciones del tiempo durante el cultivo, técnicas culturales, desarrollo de enfermedades, daños a los tubérculos en el cultivo y a la cosecha y transporte, grado de maduración a la cosecha.


30

Asimismo, se debe comprender que la calidad de las papas no se puede mejorar por el buen almacenamiento. El buen almacenamiento sólo puede limitar las pérdidas de un buen producto, durante un período relativamente largo. El mal almacenamiento resultará siempre en pérdidas elevadas, aun con un excelente producto. Las pérdidas durante el almacenamiento pueden ser cuantitativas o cualitativas, causadas por factores físicos, fisiológicos o patogénicos, distinguiéndose los siguientes procesos más relevantes: Respiración

La respiración suministra la energía necesaria para mantener la vida en las papas, convirtiendo los azúcares en agua y gas carbónico, siendo éste liberado junto con calor. Estos desprendimientos, si el manejo de la ventilación y la temperatura del almacén no son adecuados, pueden causar fermentaciones (que terminarán en pudriciones) y asfixia. Debe tenerse en cuenta que los golpes y heridas en las papas aumentan la respiración. La respiración es una importante fuente indirecta de pérdida de peso. La menor intensidad de respiración tiene lugar alrededor de los 5°C de temperatura. A temperaturas mayores aumenta y por encima de 1 5°C se incrementa por un factor 2 por cada 1 0°C de aumento. Pérdida de agua

Las papas pierden agua por evaporación y transpiración, sufriendo una pérdida de peso. Si la merma de agua es grande, se produce una doble pérdida económica, por disminución del peso y de la calidad (por flacidez y valor culinario). La pérdida de agua en el almacenamiento depende de la producción de calor de las papas, de la temperatura de las papas, de la humedad relativa del aire, del grado de suberización de la piel, de la presencia de brotación y grado de crecimiento de los brotes. Brotación

La brotación de las papas puede causar pérdidas de peso relativamente altas. Los brotes, por sí mismos, constituyen una pérdida directa en el peso de las papas. Se dispone de tres formas de controlar el crecimiento de los brotes: 

Almacenamiento a baja temperatura



Aplicación de inhibidores de brotación.


31

Difusión de enfermedades

Las papas enfermas pueden llegar a causar muy severas pérdidas en el almacenamiento, especialmente las causantes de pudriciones. Por lo tanto, la medida más importante para prevenirlas es ingresar al almacén un producto tan sano como sea posible. Como las enfermedades pueden ser llevadas por las papas sin síntomas aparentes o con síntomas muy suaves que pasan desapercibidos, se debe inspeccionar periódicamente el almacén (no es prácticamente posible en el almacenaje a granel) a efectos de sacar los focos de infección (podredumbres) que pudieran aparecer.

Técnicas de almacenamiento

Para limitar las pérdidas que se producen por evaporación, brotación, respiración y difusión de enfermedades, se hace necesario controlar: 

temperatura



Humedad



aireación o ventilación

Cuyas condiciones ideales para lograr la máxima conservación son: temperaturas de 5 a 6°C en la papa-consumo fresco y de 10 - 16°C cuando el destino es el procesado (freír), con una humedad relativa de alrededor del 90-95%, esto también ayuda a que no aumente el contenido de azucares reductores. Cuando las papas serán almacenadas por varios meses deben de tener un tratamiento anti brotes. En el caso de nuestro producto, se tratara de procesar en menos tiempo posible. Almacenamiento de productos terminados

Para mantener la cadena de frio el producto debe ser almacenado en cámaras de congelación a una temperatura de -18 ° C. Se debe tomar en cuenta las técnicas de almacenamiento PEPS (Primero entra, primero sale) para una rotación efectiva del producto.


32

La vida útil del producto luego de la fecha de elaboración es de 24 meses bajo las condiciones de congelación -18°C.

IV. CALCULOS DE CARGAS DE CALOR 4.1 Capacidad de producción

Maquinaria

Lavadora Peladora Cortadora Tanque de i nmersión Secadora Blanqueador Freidor Congelador de túnel Pesador /Envasador

Semanal

Capacidad (kg/hr)

Tiempo de Producción operación por hora por unidad (unidades)

1000 2000 1000 1000 1000 1500 1000 1000 4200

0.3 0.15 0.3 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.1

200 400 200 200 200 300 200 200 500

Producción por hora (unidades)10% contingencia

180 360 180 180 180 270 180 180 450

Producción por turno 8 hrs (unidades)

1440 2880 1440 1440 1440 2160 1440 1440 3600

Tiempo mayor de operación 0.3 min por unidad Producción por turno 1440 unidades 1 Turno 8640 unidades Producción semanal 43200 kg Materia Prima semanal 47520 kg

Merma 10%


Producción diaria 7200 kg Materia Prima semanal 7920 kg

33

4.2 Capacidad de almacén

ALMACEN DE RECEPCION DE MATERIA PRIMA PRODUCCION SEMANAL paletas de 1.1m x 1.35 m. Altura de producto por nivel de capas sobre l a paleta : 1.75m. Corredor central de 2.6 m. como mínimo para el pase de montacargas. -Muro de separación de 0.10 m. de ancho por 0.20 m. de alto para la circulación del aire. -Espacio libre en la parte superior sobre las paletas de 0.75m. Si tenemos una cámara con 3 paletas de ancho, 6 a lo largo y 3 niveles de altura, se tendrá las siguientes dimensiones: • Ancho : 4 x 1.1 + 2.6 m = • Largo : 5 x 1.35 + 2 x 0.1 = 8.3 m • Altura : 3 x 1.75 + 0.75 = • Area de 5.9 m x 8.3 m =

Total

7 6.95 6 48.65

m m m m2

4 ancho 5 largo 3 altura 60 Pallets

ALTURA DE ESTIBAJE (H) Una cámara más importante requiere la pale ta y el montacarga con una altura de 7 m en total. Dejar 0.5 m por encima para la circulación de l aire. SUPERFICIE DE LOS PASADIZOS DE CIRCULACIÓN SUPERFICIE TOTAL DEL ALMACEN = 333,96 m^2 Ancho 7 m + 0.6 m = 7.6 m Largo 6.95 m + 0.7 m = 7.65 m Altura 6 m + 0.2 m = 6.2 m Àrea costal h 35 cm l 108 cm a 60 cm 1.75/0.5 = 3.5 Total

Total

305.38

90 kg

3 costales de altura 3 costales por capa 9 costales por pallet

810 kg por pallet

Capacidad de almacenamiento total

48600 kg


34

ALMACEN DE PRODUCTO TERMINADO PRODUCCION SEMANAL paletas de 1.1m x 1.35 m. Altura de producto por nivel de capas sobre la pale ta : 1.75m. Corredor central de 2.6 m. como mínimo para el pase de montacargas. -Muro de separación de 0.10 m. de ancho por 0.20 m. de alto para l a circulación del aire. -Espacio libre en l a parte superior sobre las paletas de 0.75m. Si tene mos una cámara con 3 paletas de ancho, 6 a lo largo y 3 nivele s de altura, se te ndrá las siguientes di mensiones: • Ancho : 3 x 1.1 + 2.6 m = • Largo : 6 x 1.35 + 2 x 0.1 = 8.3 m • Altura : 3 x 1.75 + 0.75 = • Area de 5.9 m x 8.3 m = • Volumen de 48.97 m2 x 6m = • Para un total de 3 x 6 x 3 =

5.9 m 8.3 m 6m 48.97 m2

293.82 m3 54 paletas

ALTURA DE ESTIBAJE (H) Una cámara más importante requiere la pale ta y el montacarga con una altura de 7 m en total. Dejar 0.5 m por encima para la circulación del aire . SUPERFICIE DE LOS PASADIZOS DE CIRCULACIÓN SUPERFICIE TOTAL DEL ALMACEN = 6.5 m Ancho 5.9 m + 0.6 m = 6.5 m 9m Largo 8.3 m + 0.7 m = 9 m 6.2 m Altura 6 m + 0.2 m = 6.2 m Número de cajas por capa = siete (ver gráfico)

309.2 m2

CAPACIDAD SEMANAL TOTAL DEL ALMACEN = 47. 250 TM. Dimensiones de la caja de 25 Kg Largo (m) 0.18 Ancho (m) 0.65 Altura (m) 0.35

• Ancho : 6x 1.1 + 2.6 m = • Largo : 12 x 1.35 + 2 x 0.1 = • Altura : 3 x 1.75 + 0.75 = • Area de 22.2 m x 16.4 m = 48.97 m2

22.2 m 16.4 m 6m 364.08 m2

2184.48

• Volumen de 364.1 m2 x 6m = • Para un total de 6 x 12 x 3 = 54 paletas

875

216 paletas

S UP ERF IC IE TO TA L DEL A LMA CEN = 286 m ^2 22.8 m Ancho 22.2 m + 0.6 m = 6.5 m 17.1 m Largo 16.4 m + 0.7 m = 9 m 6.2 m Altura 6 m + 0.2 m = 6.2 m

1274. 52 m 2

CAPACIDAD MENSUAL TOTAL DEL ALMACEN = 189 TM.

189000 kg 7560 cajas 37800 Unidades

5kg

4.3 Carga de calor de Papas


35

Materia Prima a almacenar se manal Materia Prima diario a procesar Temperatura del medio Temperatura inicial de llegada a planta Temperatura final en almacen de recepción Temperatura inicial congelamiento Temperatura final congelamiento Temperatura de almacenamiento h %H (fracción) Cp antes de congelar Cp despues de congelar Calor latente Q respiración (20°C) Q respiración (10°C) Q respiración (-22°C)

47520 7920 -40 20 10 -1.9 -22 -22 50 0.81 3.57 1.87 272.18 3.024 1.728 1

kg Producto kg 7200 kg °C °C °C °C °C °C W/m2°C % kJ/kg°C kJ/kg°C kJ/kg kJ/kg Promedio kJ/kg kJ/kg

Q enfriamiento Q respiración

1737354.9 kJ/día 112907.52 kJ/día

20.11 kW 1.31 kW

Q enfriamiento Q congelamiento Q congelamiento final

306289.24 kJ/día 1959671.5 kJ/día 270159.53 kJ/día

0.35450144 Kw 22.68 kW 3.13 kW

Q almacenamiento

189000.0 kJ/día

2.376

2.19 Kw

4.4Carga de calor en la cámara de recepción (refrigeración)


36

Unidades h k A T1 T2 x

W/m2 .°K W/m°K m2 °C °C m x/k o 1/h 1/U U

Q enfriamiento Q respiración

1737354.938 112907.52

kJ/día kJ/día

20.11 kW 1.31 kW

Amb. Externo

Hormigón hueco

Poliuretano

Pino

20108.27 W 1306.80 W

Aluminio

20.11 kW 1.31 kW

Amb. Interno

5

25

47.43 32

0.49 47.43

0.025 47.43

0.17 47.43

168 47.43

0.1

0.25

0.05

0.018

47.43 5

0.2 0.204081633

10 0.294117647 0.000107143

0.04

10.73830642 0.093124554

119.2562355 W

      

4 paredes

477.0249421

0.4770 kW

W

DETERMINA Unidades h k A T1 T2 x

W/m2 .°K W/m°K m2 °C °C m

Hormigón hueco

Amb. Externo

Poliuretano

Pino

Aluminio

Amb. Interno

5 58.14 42

25 0.49 58.14

0.025 58.14

0.17 58.14

168 58.14

0.1

0.25

0.05

0.018

58.14 5

x/k o 1/h 1/U

0.2 0.204081633 10.73830642

U

0.093124554

10 0.294117647 0.000107143

0.04

      


Amb. Externo

Arcilla


58.14 21

x/k o 1/h 1/U U

0.2 10.73987785 0.093110929

Hormigón hueco

Poliuretano

Pino

200.3276788

Aluminio

W

0.200328

kW

0.086616

kW

Piso sanitario Amb. Interno

5

25 58.14

0.49 58.14

0.025 58.14

0.17 58.14

168 58.14

1.4 58.14

0.12

0.1

0.25

0.05

0.018

0.0022

58.14 5

0.204081633

10 0.294117647 0.000107143 0.001571429

      


86.61551024

0.04

W

37

     (T°C))/No Definiendo la temperatura en el almacen de materia prima T° 5 °C No 4 personas 960

  

8 lámparas

0.96

kW

1.44

kW

180 W C/U

  

Montacarga

W

Potencia generada 34 KW Eficiencia nominal del motor 94% Potencia absorbida 36.13177471 KW 1.062699256 Ineficiencia   

1440 W

1062.699256 W

1.062699 kW

1 6 por evaporador 560 W

Evaporador cúbico

ventiladores Potencia

  

3360 W

29001.74 W

3.36

29.00 kW

4.5 Carga de calor en cámara de congelamiento

Q enfriamiento Q congelamiento Q congelamiento final

306289.241 1959671.52 270159.533

kJ/día kJ/día kJ/día

3.54501436 Kw 22.6813833 kW 3.12684645 kW TOTAL

Evaporador cúbico


29353.24 W

29.35 kW

3360 W

3.36 kW

32713.24 W

32.71 kW

1 6 por evaporador 560 W

  


38

kW

4.6 Carga de calor en la cámara de almacenamiento Q almacenamiento


W/m2 .°K W/m°K m2 °C °C m x/k o 1/h 1/U U

189000.0 kJ/día

Hormigón hueco

Amb. Externo

2187.50 W

Poliuretano

Pino

Aluminio Amb. Interno

5 389.88 21

30 0.49 389.88

0.025 389.88

0.17 389.88

168 389.88

0.1

0.25

0.05

0.018

Unidades W/m2 .°K W/m°K m2 °C °C m x/k o 1/h 1/U U

0.2 0.20408163 10.7316 0.0932

10 0.294117647 0.000107 0.033333333

1743.84 W

Amb. Ex te rno

Arci ll a

Hormi gón h ue co

389.88 30

h k A T1 T2 x

1.74 kW

Pol iure tano Al umi ni o Pi so s ani tari o Amb. I nte rno

5

30 0.93 389.88

0.49 389.88

0.025 389.88

168 389.88

1.4 389.88

389.88 -27

0.12

0.1

0.2 0.12903226 10.5681 0.0946

0.204081633

0.25

0.018

Hormigón hueco

Amb. Externo


106.02 11

x/k o 1/h 1/U U

0.2 10.7383 0.0931

Poliuretano

0.0022

10 0.000107 0.001571429 0.033333333

      

Unidades

389.88 -27

      

h k A T1 T2 x

2.19 kW

Pino

2102.85 W

2.10 kW

Aluminio Amb. Interno

5

25 0.49 106.02

0.025 106.02

0.17 106.02

168 106.02

0.1

0.25

0.05

0.018

0.2041

10.0000

0.2941

0.0001

106.02 -27

      

0.04

375.18 4 paredes

1500.71 W

1.50 kW

1728 W

1.73 kW

     (T°C))*No Definiendo la temperatura en el almacen de materia prima T° -27 °C No 4 personas

 


39

40 lámparas

180 W C/U 7200 W

7.20 kW

1062.699256 W

1.0627 kW

3360 W

3.36 kW

20885.59 W

20.89 kW

   Montacarga

Potencia generada Eficiencia nominal del motor Potencia absorbida Ineficiencia

34 KW 94% 36.13177471 KW 1062.699256 KW

   1 6 por evaporador 560 W

Evaporador cúbico


  

4.7 Cálculo de tiempo enfriamiento y congelamiento Tiempo de enf. y cong. Diametro Radio = mitad del espesor Temperatura del medi o Temperatura final cong. Por debajo Temperatura inicial Temperatura inicial de congelamiento h %H (f racción) k encima k debajo Cp antes de congelar Cp despues de congelar pe antes pc despues Calor latente

unidad 0.06 m 0.012 m -40 °C -22 °C 20 °C -1.9 °C 50 W/m2°C 0.76 % 0.51 W/m°C 2.12 W/m°C 3.3828412 kJ/kg°C 1.794702 kJ/kg°C 1020 kg/m3 920 kg/m4 253.0718 kJ/kg Tramos: T1 T2 T3

PLACA

E P R

1 0.500 0.125

P

R

E P C

0.167

0.042

Placa

1

Cilindro Esfera

2 3

0.500

0.125

0.250 E

0.063

3382.8412 J/kg°C 1794.702 J/kg°C

253071.8 J/kg°C

10 -1.9 -1.9 -1.9 -22

T1

 

10 -1.9

N°Biot 1/Biot T2

PAPA PRE FRITA

1.17647059 0.85

Dif.temp alpha

0.76 1.47805E-07

 

Fo

0.82

(valor de grafica)

te

798.892

segundos

tc

3760.981

segundos

-1.9

Aplicación de la Ecuación de Plank      

T3

        

-1.9 -22

N°Biot 1/Biot

0.28301887 3.53

Dif. Temp alpha

0.47 1.28397E-06

Total


Fo

2.00

t

224.304

segundos

4784.18

segundos

79.74 1.33

minutos horas

40

4.8 Capacidad de evaporadores Entalpias h1

1462.2 kJ/kg

h2

1620.57 kJ/kg

h3

375.9 kJ/kg

h4

375.9 kJ/kg

Qe

104406.27 kJ/hr

m

96.1118215 kg/h

W

15221.2292 kJ/kg

Qc

119627.501 kJ/hr

COPr

6.85925365

COPc

7.37837838

Efi - N

Refrigerant: R717 Data: Te [°C] 0.00 Tc [°C] 37.00

= =

0.93


41

R-717 Tc Te Qe

CALCULAR

38 0C -44 0C 117,767.68 KJ/hr COPr Pc Pe

1,470.90 kPa 57.6 kPa

Pi = ( Pc Pe)^1/2 Ti [°C]

-

Spi = S4 T4 S1 = S2

Tablas

291.07 kPa 9.98

h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8

ma = ma+mb=mt

5.76 6.319

Qa

20,445.85 32,201.18

COPr COPc = N= Qc =

2.24 2.79 0.80 170,414.71

Qa +W1+W2

V3 V1 Ti Pi =

kg/h

37,184.72

wb wa

5.7567

290.8 291.07 315.2

34.75

mb 94.43 ma = mb ((h5 -h7)+(h2+h3))/(h3 -h6) ma = 34.75 mT = 129.18

1,401.30 1,617.83 1,450.73 1,700.00 380.80 380.80 154.10 154.10

Spi = S3 = S4

hf7=hF8

h3

-10

154

-8

163.2

mt*(h4-h5)

89,831.76

53.98 179.95

Spi = S3 = S4 Vs3 1450.7 5.757 0.4182

X

Ti -

9.98

hf7=hF8 154.10

1453.1

5.729

0.3875

h3 Spi = S3 = S4 Vs3 1,450.73 5.7567 0.41785576


42

Pc =

T 38.00

Spi = S4

h5 380.8

h4 sobrecalentado

T4

Spi = S4 > 100 no ha

5.835 5.7567 > 100 no hay tabla proceder grafico

#¡VALOR! valor hallado en gráfica

h4 1627.2 1601.1 h4 #¡VALOR!

1700

Teva h1 S1 = S2 Vs1 Pe = -44.00 1,401.30 6.319 1.9057 sobrecalentado 60 80 ENTROPIAS 354.9 6.207 6.340 Pi 291.07 6.31 6.44 S1=s2 6.319 290.8 6.310 6.442

S1

Pi

ENTALPIA

6.31 6.32 6.44

60.00 61.43 80.00

T2 S1=S2 60.00 6.31 61.43 6.32 80.00 6.44

Ti -9.98 60 354.9 1,611.900 291.07 1,614.59 290.8 1,614.600 h2 60.00 1,614.59 61.43 80.00 1,659.89

h2 sobrecalentado 61.43 H2

80 1,657.600 1,659.89 1,659.900

h2 1,617.83


43

R-134a Tc Te Qe CALCULAR

38 0C -44 0C 117,767.68 KJ/hr COPr Pc Pe

963.70 kPa 41.4 kPa

Pi = ( Pc Pe)^1/2 Ti [°C]

-

Spi = S4 T4 S1 = S2

ma = ma+mb=mt

1.73 #¡REF! 6.319 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8

Tablas

199.74 kPa 10.13

Spi = S3 = S4

Qa

350.80 kg/h

48,837.75

mb 636.71 ma = mb ((h5 -h7)+(h2+h3))/(h3 -h6) ma = 350.80 mT = 987.51

371.50 402.46 392.62 425.31 253.40 253.40 186.54 186.54

wb wa

19,712.06 32,282.36

COPr COPc = N=

1.7331

2.27 2.79 0.81

Qc =

169,762.10 mt*(h4-h5)

Qa +W1+W2 100,832.17

V3 V1 Ti 185.4 199.74 200.7

Pi =

-12

40 38 35

Pe =

Entropía

Pi

Spi = S3 = S4 Vs3 1.735 0.4182

-10

186.7

Ti 10.13

hf7=hF8 186.54

392.7

1.733

200.7 199.74 164

Entalpía

40 44.2471129 50 1.711 1.746 1.7186 1.7331 1.752800 1.73 1.763

Teva h1 -44.00

371.50

S1 = S2 1.770

T°C Saturación

10 1.796 1.770 1.796469 1.814

T° no saturada

40 44.24711292 40 419.4 38.00 420.6800 425.3093531 35 422.6

50 430.5 431.58 433.2

Vs1 1.9057

T° no saturada

0 1.765 1.7655 1.784

0.3875

h3 Spi = S3 = S4 Vs3 392.62 1.7331 0.38942069

T° no saturada

Entropía

391.4

X

-

T°C Saturación

hf7=hF8 h3 184.1

384.56 1,213.38

Entalpía

1.4543

Pi


T° no saturada

0 1.4543 200.7 401.2 199.74 401.2235 402.4592228 164 402.1

10 409.7 409.72 410.5

44

Refrigerante R 717 Te [°C] Tc [°C]

-24 38

Qe

75188.1271 kJ/hr

h1 h2 h3 h4

1432.1 kJ/kg 1800 kJ/kg 380.8 kJ/kg 380.8 kJ/kg

m W Qc COPr COPc Efi - N

S1 T2

5.967

71.5191925 kg/h 26311.9109 kJ/kg 101500.038 kJ/hr 2.85756999 4.01612903 0.71152345

H2 fue calculado por método gráfico

V. CONCLUSIONES  





La Papa Perricholi pre frita congelada se realizará bajo el método de congelamiento IQF por aspersión de aire forzado. Se pudo determinar la capacidad de producción de la Papa Perricholi pre frita congelada, teniendo en cuenta la capacidad de cada una de las maquinarias. A su vez, se determinó las capacidades de cada uno de los almacenes (de recepción de materia prima y de productos terminados) y de la cámara de congelamiento. En base a los conocimientos adquiridos, se pudo determinar las cargas de calor en cada uno de estas áreas, teniendo en cuenta las paredes, pisos, techos, personas, iluminación y motores de maquinarias. Asimismo, se determinó el tiempo de congelamiento y enfriamiento.


45

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47

Papas Prefritas Congeladas

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