Proyecto de Automatización I
José Ortega
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La leche en polvo es un producto de consumo consumo,, más específicamente de conveniencia conveniencia;; se encuentran en lugares accesibles como tiendas y supermercados tanto mayoristas como minoristas. Se compra regularmente para satisfacer una necesidad; es un producto destinado al mercado masivo. masivo. Es un producto tangible y tiene ciertas características que hace que los consumidores estén dispuestos a realizar un esfuerzo especial para comprarlo.
El principal uso de la leche en polvo es suplir la necesidad básica de alimentación. Este producto es uno de los alimentos de origen o rigen animal más consumido y valorado de nuestra sociedad por su alto contenido nutritivo.
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Suplemento alimenticio aportante de calcio, hierro y proteínas. Reductor de riesgo de cáncer de mama. Usos medicinales como gastritis y osteoporosis. Usos cosméticos como cremas y mascarillas faciales y corporales. Usos en pasteles y salsas.
La leche en polvo, es un producto cuyos consumidores pueden tratarse de personas comunes o clientes industriales, por ello, este producto puede ser adquirido tanto en el mercado de consumo común, como en el mercado intermediario industrial.
Dentro del proceso de producción de la leche en polvo, se optó por agregar al producto final una cuchara dosificadora de plástico de diferente color, volumen 30ml.
Polvo uniforme sin grumos, color blancoamarillento homogéneo, debe presentar olor y sabor característicos y estar exento de olores y sabores extraños a la naturaleza del mismo, tanto en el polvo como en la forma reconstituida.
El producto es envasado en recipientes de tipo sanitario que tengan cierre hermético. El material debe ser resistente a las condiciones habituales de almacenaje, de tal forma, que no haya reacciones con el producto, ni se disuelvan alterando las características físicas, químicas y sensoriales o produzcan sustancias tóxicas.
La leche en polvo, se empaca generalmente en las siguientes presentaciones: • • • • •
Saco de papel craft x3 hojas 25kg. Lata x 1600, 900 y 370 gramos. Sobres de polipropileno de 120 gr. Bolsas multi-capas de 360,900 gr. Caja x 800gr.
Materia prima: •
Leche cruda natural.
Materiales complementarios: • • • • • •
Estabilizantes. Reguladores de acidez. Emulsionantes. Anti-aglutinantes. Antioxidantes. Reforzadores de textura.
La marca del producto se definió como: Milch. El slogan es: 100% pura leche .
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Caja multicapa de 800 gr.
Para el embalaje de este producto, se deben usar cajas y cintas de Un material apropiado, que tengan la debida resistencia y que ofrezcan la protección adecuada a los productos, impidiendo su deterioro exterior, a la vez, faciliten su manipulación en el almacenamiento y distribución de los mismos. •
En general consta de una caja de material papel cuoché de cartón corrugado, con diseños impresos que anticipan la imagen del producto , con las siguientes dimensiones 31 x 21x16 cm con una capacidad para almacenar 12 cajas.
La leche en polvo puede durar hasta 12 meses; además, puede resistir una variedad de temperaturas y condiciones. Se recomienda que después de abierta consumir antes de 15 días. •
Los pedidos se podrán realizar de manera telefónica o a través de la página web, la empresa asume los gastos de transporte. •
Se tendrá una base de datos de los clientes, de tal manera, que estos sean informados acerca de nuevos diseños, promociones y demás información pertinente. •
A cada entrega se hace un seguimiento para determinar si el cliente recibió el producto y si es de su entera satisfacción. •
La tasa de remplazo de la leche en polvo es baja, ya que la frecuencia con que el producto debe ser recomprado es casi nula. El producto está diseñado para una duración aproximada de 12 meses.
El precio por producto para la venta de pendiendo de la cantidad del producto por caja está alrededor de $18.000 y el costo de fabricación es de aproximadamente $8.000, lo que indica que el margen bruto es de $10.000.
Para que el producto leche en polvo llegue al usuario final, la fábrica vende directamente su producción a compradores mayoristas quienes lo distribuyen en tiendas o cadenas de supermercados.
Tamaño por porción: 3 cucharadas (26g). Cantidad por porción: • •
Calorías 140. Grasa total 8gr. Grasa saturada. 4gr. Grasa trans. 0gr. Colesterol 25mg. Sodio 95mg. Carbohidrato total 10gr. Fibra dietaria 0gr. Azucares 10gr. Proteína: 7gr. Vitamina A Vitamina C Calcio Hierro Vitamina D Vitamina E Vitamina B/ tiamina Vitamina B/ riboflavina Niacina Vitamina B/ piridoxina Acido fólico Vitamina B/ cobalamina Zinc Biotina Acido pantoténico Vitamina K •
Calorías de grasa 70. 12% 20%
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8% 4% 3% 0%
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14% 10% 25% 25% 15% 20% 10% 8% 30% 10% 8% 10% 10% 10% 8% 10% 15%
Materia prima: Leche natural Densidad: 1.028 – 1.035. pH.: 6.4 – 6.8. Punto criocóspico: – 0.52 / – 0.54°C. Punto de ebullición: 100.5°C. Conductividad eléctrica: 0.005 ohm-1. •
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Aditivos Ci tr ato de sodio
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Aspecto: Sólido (gránulos cristalinos). Olor: Inodoro. Solubilidad en agua y otros disolventes: Fácilmente soluble en agua fría y caliente. Insoluble en metanol. Punto de fusión: Se descompone a 150°C. Estabilidad y reactividad: Estable bajo condiciones ordinarias de uso y almacenamiento.
Polietileno de baja densidad con el aluminio • • • • • • • • • • • • •
℃. Temp. Inicial de degradación térmica: 245 ℃. Temp. De fundición: 109 ℃. Temp. De cristalización: 92 Calor de fundición: 154.7 J/g. Calor de cristalización: 54.9 J/g. Factor de cristalización: 53 %. Fuerza de tensión a la ruptura: 10.97 Mpa. Elongación a la ruptura: 38.86 %. Modulo elástico: 177.6 Mpa. Resistencia al impacto: 302 Mpa. Conductividad eléctrica: 1.11x〖10〗^(-5) S/cm. Flujo de fundición: 3.87 g/10 min. Densidad: 0.90 g/cm^3.
Requisitos
Materia grasa, en % m/m. Humedad, en % m/m. Acidez expresada como ácido láctico, en % m/m. Índice de solubilidad, en . Partículas quemadas y sedimentos, disco/mg. Proteínas de leche en los sólidos no grasos de la leche (Nx6,38),% m/m. Grasa libre, % m/m. Cenizas, % m/m. Humectabilidad en agua de la leche instantánea, a 25,en s. Lactosa residual en los sólidos lácteos no grasos en la leche deslactosada,
Entera
Parcialmente descremada Mínimo Máxim o
Mínimo
Máxim o
26.0 -
32.0 4.0 1.3
>1.5 -
-
1.0 B/15mg
-
33.0
-
33.0
5.0 -
3.5 6.2 90
>5.0 -
8.2
Descremada Mínimo
Máxim o
<26.0 4.5 1.7
-
1.5 4.5 1.7
1.0 B/15mg
-
1.0 B/15mg
33.0 <8.6 90 8.2
-
8.6 40 8.2
Requisitos
n
m
M
c
Recuento de microrganismos mesófilicos, UFC/g.
5
5000
10000
2
Coliformesufc/g.
5
10
100
2
Recuento de E. coli, ufc/g.
5
<10
-
0
Recuento de mohos y levaduras, ufc/g.
5
100
500
2
Recuento de staphylococcuscoagulasa positiva, UFG/g.
5
<100
100
2
Detención de salmonella/25 g.
15
0
-
0
Detención de listeria monocytogenes/25g.
5
0
-
0
Recuento de Bacilluscereus, ufc/g.
5
100
200
1
En donde: n = numero de muestras que se van a examinar. m = índice máximo permisible para identificar nivel de buena calidad. M = índice máximo permisible para identificar nivel de calidad aceptable. C = número de muestras permitidas con resultado entre m y M. < = léase: menor de.
Aditivo
Citratos de sodio Citratos de potasio
Dosis máxima, solo o mezclados, expresados como sustancias anhidras, en g/kg.
5
. Aditivo
Dosis máxima en g/kg.
Lecitina (o fosfolípidos de fuentes naturales).
2,5
Monoglicéridos y diglicéridos.
Agentes antiaglutinantes. Aditivo
Carbonato de calcio Ortofosfato tricálcico Ortofosfato trimagnésico Carbonato de magnesio Oxido de magnesio Dióxido de silicio amorfo Silicato de calcio Silicato de magnesio Silicato de aluminio y sodio Silicato de aluminio y calcio Silicato de aluminio
Dosis máxima en g/kg solo o mezcla
10
Antioxidantes. Aditivo
Acido L-ascórbico Ascorbato de sodio. Palmitato de ascorbio. Butilhidroxianisol(BHA)
Dosis máxima 0,5 g/kg expresados como ácidos ascórbico. 0,01 % m/m.
Reforzadores de textura. Aditivo
Cloruro de potasio Cloruro de calcio
Dosis máxima BPM
Límites máximos de contaminantes en leche en polvo Requisito
Aflatoxina M1, en ug/kg (ppb). Plomo como Pb, en mg/kg (ppm).
Límite máximo 4.0 1.0
Esta primera etapa del ciclo de vida de la leche en polvo, inicia cuando se lanza el producto al mercado. Esta etapa se caracteriza por presentar el siguiente escenario: •
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Las ventas son bajas. Los gastos en promoción y distribución son altos. Las actividades de distribución son selectivas. Las utilidades son negativas o muy bajas. El objetivo principal de la promoción es informar.
En esta etapa, las ventas de la leche en polvo comienzan a aumentar rápidamente y se presentan las siguientes situaciones: •
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Aparecen productos con nuevas características (extensiones de producto, servicio o garantía). Los precios declinan de manera gradual como un esfuerzo de las empresas por incrementar las ventas y su participación en el mercado. La promoción tiene el objetivo de persuadir para lograr la preferencia por la marca. La distribución pasa de ser selectiva a intensiva. Las utilidades aumentan, a medida que los costos unitarios de fabricación bajan y los costos de promoción se reparten entre un volumen más grande.
Es en esta tercera etapa, el crecimiento de las ventas de leche en polvo se reduce. Las características que distinguen esta etapa son las siguientes: • • •
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La competencia es intensa. Existe una intensa competencia de precios. Existe una fuerte promoción (cuyo objetivo es persuadir) que pretende destacar las diferencias y beneficios de la marca. Las actividades de distribución son aún más intensivas que en la etapa de crecimiento. Las ganancias de productores y de intermediarios decaen principalmente por la intensa competencia de precios.
En esta cuarta etapa la demanda disminuye, pudiendo bajar a cero. Para que exista una declinación del producto leche en polvo se debe presentar estas dos opciones: •
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Se crea un producto mejor o menos costoso para satisfacer la misma necesidad. La producción de una nueva leche en polvo, que ofrezca las mismas o mejores ventajas a un precio más bajo, impulsaría a la leche en polvo propuesta, a salir del mercado. La necesidad del producto desaparece, a menudo por el desarrollo de otro producto. Esta razón es muy poco probable, ya que la necesidad de alimentación y nutrición difícilmente desaparecería; además que la leche en sus diferentes presentaciones y sus productos derivados están entre los alimentos más consumidos por la sociedad y es poco probable que la mentalidad y concepción que tiene la sociedad al respecto cambie.
Materias primas: Papel (bosques cultivados industrialmente y certificados por organismos externos). Plástico (El polietileno proviene de los usos petroquímicos del petróleo). Aluminio (El foil de aluminio es 100 veces más delgado que el cabello humano, tecnología Plasma térmico). Diseño del envase: En esta etapa se ha logrado reducir el consumo de materias primas. Inicialmente pesaba 32 gramos, ahora sólo 28. Producción de envases o fabricación: Todas las plantas de producción se encuentran certificadas bajo la norma ambiental ISO 14001. Transporte: El transporte es más eficiente ya que se requieren menos viajes para trasladar la mayor cantidad de los mismos. Llenado de alimentos: los equipos de llenado y proceso han sido sometidos a los procedimientos de ecodiseño. Consumo en el hogar: Consumo en el hogar: hay beneficios ambientales, ya que el consumidor final puede almacenar el producto en su hogar hasta por seis meses, sin refrigeración. Recolección y reciclaje de residuos post-consumo y post-industrial: Aprovechamiento por hidropulpeo o extracción de pulpa de papel para la producción de papel y cartones. Aprovechamiento por termocompresión para producción de madera sintética y tejas termoacústicas. •
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Dependiendo del contenido de materia grasa, se pueden distinguir varios tipos de leche en polvo: • • •
Leche en polvo entera. Leche en polvo parcialmente descremada. Leche en polvo descremada.
Cada uno de estos tipos de leche se fabrica en una línea de producción diferente. Para el caso de estudio específico se selecciona la línea de producción de leche en polvo entera instantánea, empacada en cajas multicapa de 800 gr.
Clarificación o filtración Se utiliza para separar sólidos y sedimentos innecesarios presentes en la leche (como polvo o tierra, partículas muy pequeñas que no pueden ser filtradas). Para ello se utiliza una clarificadora, donde se puede realizar el proceso de dos formas: calentando la leche a 95°C y dejándola agitar durante 15 minutos, o bien calentándola a 120°C durante 5 minutos.
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El desnatado tiene por objeto la estandarización del contenido graso de la leche por separación de la nata. Ambos procesos de separación se realizan mediante la aplicación de fuerzas centrífugas. Las centrifugadoras de leche están formadas por un cuerpo cónico relleno de un cierto número de aletas con una inclinación determinada. La leche entra por la parte exterior de las aletas, y al subir entre ellas las partículas de mayor densidad (impurezas) van yendo hacia la periferia por la fuerza centrífuga. Las partículas de menor densidad (nata o glóbulos de grasa) ascienden por el eje central de rotación. La leche desnatada se mueve hacia el exterior y sale por el conducto inmediatamente inferior al de la nata. Ambos procesos pueden realizarse por separado, en clarificadoras y posteriormente desnatadoras.
Estandarización Consiste en adicionar o sustraer grasa con el fin de lograr el mínimo porcentaje necesario para obtener un producto uniforme. Para la elaboración de los diferentes productos lácteos se necesita leche con diversos contenidos de grasa.
Homogenización La homogenización evita la separación de la nata y favorece una distribución uniforme de la materia grasa. Durante esta operación, el diámetro de los glóbulos grasos se reduce de 10 a 1 mm. El efecto de rotura de los glóbulos grasos se consigue haciendo pasar la leche por pequeñas ranuras a alta presión. El efecto de la homogenización presenta muchas ventajas: •
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glóbulos de grasa más pequeños, sin formación de nata en la superficie, color más blanco y atractivo, reducción de la sensibilidad de los procesos de oxidación de la grasa, sabor con más cuerpo, mejor estabilidad de los productos lácteos fermentados
Precalentamiento Como la leche a ser evaporada tiene una temperatura de 5-10°C y esta debe ser calentada hasta la temperatura de ebullición. Por lo tanto se realiza un precalentamiento por medio de vapor o vahos (Vapor que despiden los cuerpos en determinadas condiciones).
Concentración Consiste en la ebullición y eliminación del agua de la leche y para que se produzca hay que aplicar calor se suele realizar al vacío para evitar la disminución de la calidad del producto como consecuencia de la aplicación de temperaturas elevadas. Se diferencia del desecado por que el producto final es aun liquido.
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Evaporador de película descendente. Recompresión térmica de los vahos (RTV). Separadores con entrada tangencial de los vahos. Condensador de superficie. Equipos de vacío. Torres de enfriamiento.
Desecación El método más utilizado es la desecación por atomización, mediante el cual se pulveriza la leche concentrada hasta formar gotas pequeñas o de niebla en el interior de una cámara por donde circula aire caliente en flujo paralelo o contrario al sentido de las gotitas, según el equipo utilizado.
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Cámara de secado. Sistema de aire caliente. Sistema de alimentación. Atomizador. Sistema de transporte enfriamiento neumático. Vibro-fluidEquipos.
Envasado Antes de envasar la leche es almacenada en silos o en grandes contenedores metálicos o de fibra de vidrio con capacidad de hasta una tonelada.
Cadena de valor
Elementos físicos: Alcohol etílico. Transmisores de nivel. Motobombas. Compresores. Tapas. Botellas. Etiquetas. Agua. Operarios. Tanques de granel. Tinas. Mangueras. Tubería. Válvulas manuales Cauchos. Cubas de almacenamiento. Elementos de comunicación: Registro de compra de materia prima (alcohol, tapas, etiquetas, Registro de materias primas anteriormente almacenadas. • • • • • • • • • • • • • • • •
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botellas).
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Elementos de información: Documentos de inventario y control de etiquetas, botellas y de alcohol. Control de entrada y salida de los operarios. Control de entrada y salida de vehículos. Solicitud de insumos. • • • •
Elementos físicos: Compresores. Transmisores de nivel. Transmisores de velocidad. Sensores. Operarios. Mangueras. Tubería. Filtro. Pulsadores Indicadores. Registradores. Medidores. • • • • • • • • • • • •
Elementos de comunicación: Registro de datos obtenidos. Ordenes de entrada / salida Control estadístico. Verificación de stock y partes procesadas. Reportes de mantenimiento. Reportes de paradas. • • • • • •
Elementos de información: Capacidad de producción. Documentos de control. Solicitud de insumos. • • •
Elementos físicos: Transmisores de nivel. Transmisores de temperatura. Sensores. Agua. Operarios. Tanques. Mangueras. Tubería. Válvulas. Medidores. Pulsadores Indicadores. Máquinas. Registradores. Compresores. Motobombas. •
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Elementos de comunicación: Registro de datos obtenidos. Ordenes de entrada / salida Control estadístico. Verificación de stock y partes procesadas. Reportes de mantenimiento. Reportes de paradas. •
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Elementos de información: Capacidad de producción Documentos de control Solicitud de insumos. •
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Elementos físicos: Transmisores de temperatura Sensores. Operarios. Tanques. Mangueras. Tubería. Válvulas. Medidores. Pulsadores Indicadores. Maquinas. Registradores. Compresores. Motobombas. • • • • • • • • • • • • • •
Elementos de comunicación: Registro de datos obtenidos. Ordenes de entrada / salida Control estadístico. Verificación de stock y partes procesadas. Reportes de mantenimiento. Reportes de paradas. • • • • • •
Elementos de inf ormación: Capacidad de producción Documentos de control Solicitudes de aditamentos. • • •
Elementos físicos: Sensores. Operarios. Tubería. Pulsadores Máquinas. Compresores. Motobombas. Bandas. Cauchos. Motores. Cartón. Bolsas. • • • • • • • • • • • •
Elementos de comunicación: Registro de datos obtenidos. Ordenes de entrada / salida Control estadístico. Verificación de stock y partes procesadas. Reportes de mantenimiento. Reportes de paradas. • • • • • •
Elementos de información: Documentos de control. Solicitudes de subproductos. • •
Elementos físicos: Operarios. Pulsadores. Estibas. Estantes. Montacargas. • • • • •
Elementos de comunicación: Registro de compra del producto terminado. Registro del producto almacenado. • •
Elementos de información: Documentos de control. Documentos de inventario. Control de entrada y salida del producto. • • •
