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NATALIA MOSCOSO, ROBERTO GUANOLUISA, WLADIMIR TIERRA
Diseño de una planta procesadora de Néctar de Fruta
RESUMEN
El siguiente trabajo es el diseño de una planta procesadora de néctar de naranja
(Citrus sinensis) localizada en la provincia de Bolívar, en el cantón Caluma. El diseño
se realizó de manera que el proceso optimice recursos, garantice el producto inocuo y
que cumpla los estándares nacionales e internacionales para satisfacer el mercado
ecuatoriano existente.
Se plantearon dos alternativas de tecnologías para el procesamiento de la fruta, se
presentan a demás los diagramas de bloques del proceso, se detallan los equipos a
utilizar y las actividades e interrelaciones con ayuda de diagramas y tablas.
Se realizaron los balances de masa y energía para los requerimientos de la planta.
Finalmente se realizó la distribución de la planta en el programa Visio 2010, la
simulación de la operación más crítica en el programa en Excel 2007 con el uso de
macros, programando en Visual Basic y se simuló todo el proceso en el programa
SIMUL8.
3
TABLA DE CONTENIDOS
Resumen……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2
1. Ingeniería Conceptual..........................................................................................................................6
1.1 Definición del producto.........................................................................................................................6
1.2 Capacidad y localización de la planta.....................................................................................................6
1.3 Estudio de la disponibilidad de materia prima e insumos.....................................................................7
1.4 ANÁLISIS DE LAS ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS..................................................................................8
1.5. Sistemas auxiliares requeridos..........................................................................................................11
2. Ingeniería Básica................................................................................................................................14
2.1 Introducción........................................................................................................................................14
2.2 Descripción del alcance del proyecto..................................................................................................16
2.3 Estándares y normas técnicas nacionales e internacionales a utilizar.................................................16
2.4 Sistema de unidades a utilizar.............................................................................................................16
2.5 Diseño del proceso tecnológico...........................................................................................................17
2.5.1 Diagrama de bloques (BFD)..............................................................................................................17
2.5.2 Diagrama de flujo (PFD)....................................................................................................................22
2.5.3 Plano de simbología, abreviaturas y nomenclatura utilizadas en Equipos y líneas de corriente......23
2.5.4 Descripción detallada del proceso....................................................................................................23
2.5.5 Número de operarios.......................................................................................................................26
2.5.6 Sumario de propiedades de las corrientes.......................................................................................26
2.5.7 Balance de masa y energía...............................................................................................................27
2.6 Diseño básico de la planta...................................................................................................................29
2.6.1 Tabla relacional de actividades.........................................................................................................29
2.6.2 Lista de equipos en cada área...........................................................................................................30
2.6.3 Hoja de especificaciones técnicas de los equipos.............................................................................30
2.6.4 Distribución en planta del área de producción.................................................................................33
2.7 Simulación de un proceso....................................................................................................................38
2.7.2 Simulación del trabajo de la planta………………………………………….……………………............................... 39
2.8 identificación de equipos…………………………………………………………………………………………………………………41
2.9 identificación de tuberías…………………………………………………………………………………………………………………43
2.10 curva de operación de la bomba……………………………………………………………………………………………………46
4
2.11 requerimientos de agua y de vapor………………………………………………………………………………………………49
2.12 circulación de agua……………………………………………………………………………………………………………………. 52
2.13 selección del caldero……………………………………………………………………………………………………………………54
2.14 plan de limpieza y desinfección de la planta procesadora de néctar de naranja…………………………..55
2.15 identificación de puntos críticos y puntos críticos de control en el proceso………………………………. 59
CONTENIDO DE FIGURAS
Fig. 1. Diagrama de flujo de elaboración de néctar de naranja
Fig. 2. Diagrama de flujo de elaboración de néctar de naranja
Fig. 3 Diseño final de la planta procesadora de néctar de naranja
Fig. 4. Tendencia consumo de jugo de fruta en Quito. (Banco Central del Ecuador, 2009)
Fig.5. Diagrama básico del procesamiento de néctar de naranja
Fig.6. Diagrama de los pasos del procesamiento de néctar de naranja
Fig.7. Diagrama de los equipos del procesamiento de néctar de naranja
Fig.8. Diagrama de recorrido del procesamiento de néctar de naranja
Fig.9. Diagrama de la ingeniería del procesamiento de néctar de naranja
Fig. 10 Balance y energía del proceso de producción de néctar de naranja
Fig. 11 Tabla relacional de actividades realizadas en la planta procesadora de néctar de naranja
Fig. 12 Distribución de equipos a utilizar en una procesadora de néctar de naranja para el área de producción
Fig. 13. Distribución final de equipos en una planta procesadora de néctar de naranja
Fig. 14 Distribución de equipos en una empresa procesadora de néctar de naranja
Fig. 15. Simulación del proceso completo en Simul8……………………………………………………………………………..41
Fig. 16. Diagrama de equipos con su respectiva identificación para procesamiento de néctar de naranja………………………………………………………………………………………………………………………………………………….43
Fig. 17. Color de las tuberías de la lavadora de cepillos con su identificación…………………………………………44
Fig. 18. Color de tuberías que transportan fluidos hasta la mezcladora………………………………………….……..44
Fig. 19. Tubería que sale del mezclador hacia el pasteurizador……………………………………………..……………..45
Fig. 20. Tubería con su respectiva señalética que sale de la caldera al pasteurizador……………………………45
5
Fig. 21. Tubería que transporta el néctar de naranja desde el pasteurizador hasta la embotelladora con su señalética…………………………………………..…………….…………………………………………..…………….………………………..46
Fig. 22. Simulador para determinar curvas de operación de la empresa American-Marsh Pumps…………47
Fig. 23. Curva de operación 1 para las condiciones determinadas…………………………………………..…………….48
Fig. 24. Curva de operación 2 para las condiciones determinadas……………………………………………..………….48
Fig. 25. Curva de operación 3 para las condiciones determinadas………………………………………………...…… 49
Fig. 26. Operaciones unitarias del proceso y líneas de circulación de agua……………………………………..……52
Fig. 27. Reservorio de agua……………………………………..………..………………………………………………..……………….53
CONTENIDO DE TABLAS
Tabla 1. Relación de producción de naranja de Caluma frente a la producción nacional
Tabla 2. Disponibilidad en el Ecuador de insumos locales e importados para la elaboración de néctares de frutas.
Tabla 3. Consumo de jugo de fruta en Quito (Banco Central del Ecuador, 2009)
Tabla 4. Magnitudes y unidades en el sistema SI
Tabla 5. Símbolos utilizados
Tabla 6. Formulación del néctar de naranja
Tabla 7. Balances de masa en elaboración de jugo de naranja
Tabla 8. Requerimiento de agua en todo el proceso
Tabla 9. Energía requerida para la pasteurización
Tabla 10. Listado de equipos en la planta procesadora de néctar de naranja
Tabla 11. Equipos empleados en el proceso
Tabla 11. Equipos empleados en el proceso (Continuación)
Tabla 11. Equipos empleados en el proceso (Final)
Tabla 12. Identificación de equipos y áreas para planta procesadora de néctar de naranja…………….…….43
Tabla 17. Resumen de los colores y adhesivos de las tuberías que transportaron a los fluidos que intervinieron en el proceso……………………………………………………………………………………………………………………45
Tabla 18. Cantidad de agua diaria requerida para el procesamiento de néctar de naranja……………………49
6
Tabla 19. Cantidad de vapor de agua diario requerido para el procesamiento de néctar de naranja……49
Tabla 22. Frecuencia de limpieza de las diferentes zonas de la planta procesadora de néctar de naranja………………………………………………………………………………………………………………………………………………..55
Tabla 23. Ejemplo del registro de monitoreo de limpieza…………………………………………………………………….56
Tabla 24. Resumen de análisis de análisis de peligros y puntos de control critico Néctar de Naranja…..61
1. INGENIERÍA CONCEPTUAL
1.1 DEFINICIÓN DEL PRODUCTO
El producto a elaborar es néctar de naranja (Citrus sinensis) pasteurizado, con sabor
similar a naranja fresca con largo tiempo de vida útil.
Según la norma INEN 2337:08 (jugos, pulpas, concentrados, néctares, bebidas de
frutas y vegetales. Requisitos) néctar es un producto obtenido de mezclar jugo o pupa
de fruta con agua, endulzantes y demás aditivos permitidos.
Establece también que debe tener las características sensoriales propias de la naranja,
sin sabores ni olores extraños. El pH debe ser menor a 4,5 y el contenido mínimo de
sólidos solubles (°Brix) es 4,5.
Esta norma también permite el uso de edulcorantes aprobados por la NTE INEN 2074,
Codex Alimentario y la FDA, a demás de la adición permitida de vitaminas según la
norma NTE INEN 1 334-2.
Como requisitos específicos se establece que el aporte de fruta de alta acidez será
mínimo del 5% en peso.
En el néctar de naranja a elaborar se adicionará ácido cítrico para regular el pH. Tanto
el benzoato como el sorbato de sodio como conservantes se añadirán con el fin de
alargar la vida útil de producto final.
Las características sensoriales del producto a elaborar son:
Sabor. A jugo de naranja fresco, sin sabor amargo ni exceso de endulzante.
Color. Amarillo claro similar al jugo de naranja.
Olor. A naranja fresca.
7
Las características fisicoquímicas del néctar a elaborar son: pH 4,5 y 9 °Brix.
1.2 CAPACIDAD Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
La planta procesadora de néctar de naranja se localizará en el cantón Caluma ubicado
a 62 km al sur occidente de Guaranda, capital de la Provincia de Bolívar. Su producción
de naranja es una de las más grandes del Ecuador. Se establecerá la planta cerca de
la producción de materia prima y debido a que la localización de la planta es céntrica
para cualquier parte del Ecuador se proveerá inicialmente a la provincia y
posteriormente a nivel nacional.
El lugar donde se establecerá la planta posee sistemas de electricidad y suministro de
agua regulados por el municipio del Cantón.
Las plantas procesadoras dentro del cantón son de producción de cacao fermentado y
tostado para exportación al igual que plantas procesadoras de café que también se
produce en la zona, pero no existe ninguna procesadora de naranja, es por eso que la
producción se destina a venta como fruta fresca.
La capacidad de producción de la planta es de 800 L diarios que se van a envasar y
sellar en botellas de 500ml, finalmente se embalaran con láminas de polietileno termo
encogible en grupos de 12 botellas plásticas.
1.3 ESTUDIO DE LA DISPONIBILIDAD DE MATERIA PRIMA E INSUMOS
MATERIA PRIMA
Ya que las condiciones climáticas y las características propias de la provincia de
Bolívar son favorables para el cultivo de naranja se tiene como resultado que en el año
2012 se registraron 10 639 hectáreas de cultivo de naranja, de las cuales 2 650
hectáreas se encuentran en el Cantón Caluma. (Armas A. 2012).
Comparando la producción a nivel nacional se tiene la siguiente tabla, donde se
observa que la producción de la provincia de bolívar en alta, corresponde al 60,3% a
nivel nacional, mientras que Caluma corresponde al 25% dentro del cantón.
8
Tabla 1. Relación de producción de naranja de Caluma frente a la producción nacional
Nivel Producción
(Has)
Producción
(TM)
AÑO %
Nacional 42 440 149 380 2001 100
Provincial 10 630 90 092 1996 60,3
Caluma 2 650 22 482 1996 25,0
Fuente: INEC,2010
La naranja cultivada en se vende como fruta fresca dentro y fuera de la provincia por lo
que en este proyecto empleará el excedente de la producción de la zona para la
producción de néctar.
Según el ministerio de agricultura en el 2011 la producción de la fruta estuvo entre las
5.000 y 6.000 toneladas por hectárea al año.
INSUMOS
En el Ecuador según estudios de la Flacso se puede disponer de insumos nacionales o
extranjeros como se observa en la siguiente tabla.
Tabla 2. Disponibilidad en el Ecuador de insumos locales e importados para la
elaboración de néctares de frutas.
CATEGORÍA
Insumos
Nacionales
% total por
categoría
Insumos
Importados
%total por
categoría
Aditivos, azúcar, saborizantes,
esencias, almidones
3 674 937 15.7 - 0
Envases, envolturas, etiquetas,
empaques en general
5 337 352 22.8 303 089 12.6
Frutas y pulpas 12 776 733 54.6 2 110 550 87.4
Otros 1 629 894 7 - 0
Total 23 418 916 8 413 639
Fuente: Flacso – MIPRO 2011
1.4 ANÁLISIS DE LAS ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS
9
Para el procesamiento de néctar de naranja se presentan varias alternativas en las
diferentes etapas del proceso de producción como la selección y clasificación de
materia prima, el tratamiento para garantizar la inocuidad del producto final, la forma de
extracción del jugo de la fruta, envasado, embalado, etc.
Clasificación y selección. Esta etapa se puede realizar manualmente y por separado,
primero la clasificación de fruta en buen estado y posteriormente la selección por
tamaño dependiendo de los parámetros de funcionamiento del extractor a utilizar. Por
otra parte se puede realizar también con equipos que trabajen de forma automática con
sensores de color que determinen el grado de madurez de la fruta y la clasifique de tal
forma que se garanticen las características del jugo para la mezcla y el producto final.
En este proyecto se realizará la clasificación y la selección de forma consecutiva
manualmente mediante el uso de una banda transportadora larga con adecuada
distribución del personal. Esta alternativa se escogió debido a su bajo costo y mejores
resultados en la selección.
Tratamiento para garantizar inocuidad. En esta etapa se pueden emplear tecnologías
emergentes como tratamientos con altas presiones o tratamientos con pulsos eléctricos
para eliminar microorganismos. El tratamiento tradicional que se puede utilizar y es el
mas empleado es la pasteurización a pesar del cambio de sabor que se presenta
después del tratamiento se prefiere por su bajo costo y efectividad.
En este proyecto se usará la pasteurización como tratamiento para garantizar la
inocuidad debido que no es una producción tan grande que pueda justificar una
inversión en una tecnología emergente como altas presiones. A demás de la
disponibilidad de los equipos en el Ecuador.
Extracción del jugo. Para esta etapa las alternativas dependen fundamentalmente del
nivel de producción y del diámetro de la materia prima y el sistema a emplear existen
sistemas de perforación y presión o corte y presión.
Debido al costo y el volumen de producción de la planta se utilizará el sistema de corte
y presión continuo.
Envasado y embalado. Dependen del nivel de producción y si se realizará en el mismo
equipo el embase, sellado y embalado.
10
Para este proyecto se empleará una envasadora selladora con sistemas de llenado
automático y posteriormente se realizará en embalado en otro equipo.
A. PROPUESTAS INICIALES PARA EL DISEÑO
La primera alternativa presentada fue la que se observa en la figura 1 en donde se
emplean tratamientos como tamizado, desairado, homogenizado y para la garantizar la
inocuidad se emplea altas presiones.
11
Fig. 1. Diagrama de flujo de elaboración de néctar de naranja
Otra alternativa presentada inicialmente fue la que se observa en la figura 2 donde el
tratamiento para garantizar la inocuidad es con tratamiento térmico (pasteurización).
12
Fig. 2. Diagrama de flujo de elaboración de néctar de naranja
B. SELECCIÓN DEL DISEÑO FINAL
Comparando las dos alternativas presentadas, analizando costos de equipos y
simplicidad del proceso se decidió implementar una única zona de clasificación y
selección antes de la etapa de lavado.
Para garantizar la inocuidad se tenían dos alternativas.
13
La pasteurización permite obtener un producto inocuo pero con sabor diferente al del
jugo fresco, sin embargo el costo de implementación es aceptable y la disponibilidad
del equipo es alta.
El tratamiento con altas presiones permite obtener un producto inocuo con
características similares a las del jugo fresco, el sabor no se cambia y no se pierde
vitamina C como ocurre con el tratamiento térmico.
Finalmente se decidió usar el tratamiento de pasteurización como se observa en la
figura 3 debido al costo, a la disponibilidad del equipo y según el estudio de mercado.
Fig. 3 Diseño final de la planta procesadora de néctar de naranja
14
1.5 SISTEMAS AUXILIARES REQUERIDOS
Para las operaciones de la planta se requieren instalaciones adicionales que permitan
el funcionamiento de los equipos.
Los sistemas a utilizar son:
Válvula de verificación
Válvula de control
Bomba centrifuga
Sistema de tuberías con aislante para el vapor de la caldera y el condensado.
Tuberías de trasporte del néctar
Sistema de energía eléctrica
Cisterna
Sistema de drenaje
Equipos anti-incendios
Tuberías de agua potable
15
2. INGENIERÍA BÁSICA
2.1 INTRODUCCIÓN
El néctar de naranja, es una de las bebidas más elaboradas a nivel mundial, por la
facilidad de trabajo, la gran disponibilidad de materia prima, y principalmente es muy
apreciada por sus alto contenido de vitamina C, la cual es indispensable para que el ser
humano, principalmente en el combate contra enfermedades, incluida las respiratorias.
En la fabricación de néctar de naranja, los procesos de fabricación permiten tener un
producto de alto nivel de calidad, natural, y de bajo costo para el consumidor. La
aplicación de tecnologías de preservación de alimentos, como la pasteurización por
ejemplo, permite tener alimentos asépticos y de alto valor nutritivo cuando se aplica el
tratamiento adecuado para garantizar la presencia de vitamina C, la cual es de interés
para el público consumidor de este producto.
Según estadísticas del Banco Central del Ecuador, la tendencia ha ido de la mano con
el aumento de la población en Quito, es decir, a mayor población, mayor cantidad de
jugo en demanda, aunque no se poseen encuestas específicas para cada tipo de jugo,
se conoce que el consumo de jugos, año tras año, va en aumento, lo que motiva, a
todas las empresas productoras de jugos a centrar su demanda hacia este sector
alimenticio de bebidas.
Este proyecto busca el procesamiento de jugo natural de naranja, aunque
necesariamente, necesita la presencia de conservantes, pero en mínima cantidad, con
el fin de proveer una bebida natural de alto valor nutritivo.
En la siguiente figura y tabla, se muestras las tendencias que posee el consumo de
jugos de frutas en el sector de Quito, esta es la motivación para este proyecto.
16
1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010115000000120000000125000000130000000135000000140000000145000000150000000
CONSUMO PER CAPITA (250 mL)
Año
Cons
umo
PC
Fuente: Banco Central del Ecuador, 2009
Fig. 4. Tendencia consumo de jugo de fruta en Quito.
Tabla 3. Consumo de jugo de fruta en Quito
Fuente: Banco Central del Ecuador, 2009
17
2.2 DESCRIPCIÓN DEL ALCANCE DEL PROYECTO
Diseñar una planta procesadora de néctar de naranja mediante la elección adecuada
de alternativas del proceso de producción, utilizando el excedente de producción de
materia prima en el cantón Caluma.
2.3 ESTÁNDARES Y NORMAS TÉCNICAS NACIONALES E INTERNACIONALES
A UTILIZAR
Para la elaboración del néctar de naranja se toman en cuenta los parámetros
establecidos en las siguientes normas INEN:
Jugos, pulpas, concentrados, néctares, bebidas de frutas y vegetales. Requisitos, INEN
2337:08, establece los requisitos específicos que debe cumplir un néctar de fruta.
Permite el uso de endulzantes y aditivos alimentarios, a demás de proporcionar las
características fisicoquímicas, el recuento total de microorganismos, composición
mínima de jugo de fruta en el néctar y los límites establecidos de aditivos.
Aditivos alimentarios permitidos para consumo humano. Listas positivas. Requisitos
NTE INEN 2074, en donde se encuentran los edulcorantes aprobados por el Codex
Alimentario y la FDA, a demás de lista de vitaminas permitidas como aditivos.
2.4 SISTEMA DE UNIDADES A UTILIZAR
El sistema de unidades a utilizar es el sistema internacional (SI), las unidades y
magnitudes se encuentran detalladas en la siguiente tabla 4.
18
Tabla 4. Magnitudes y unidades en el sistema SI
MAGNITUD UNIDAD SÌMBOLO
Longitud Metro m
Masa Kilogramo kg
Tiempo Segundo s
Temperatura Kelvin K
Energía Joules J
Potencia kilowatios kW
2.5 DISEÑO DEL PROCESO TECNOLÓGICO
A continuación se presentan los diagramas del proceso tecnológico a utilizar en la
planta procesadora de néctar de naranja. Todos los diagramas fueron realizados en el
programa Visio 2010.
2.5.1 DIAGRAMA DE BLOQUES
El diagrama de bloques o diagrama básico que se presenta en la figura 5 es la
secuencia de los pasos para la realizacion de néctar de naranja. Adicionalmente se
tiene marcadas las etapas después de las cuales se debe realizar la documentación
correspondiente. El diagrama básico sirve para tener una visión general del proceso
que se va a realizar sin mayor detalle aparte de la secuencia de actividades a realizar.
El siguiente diagrama es el de pasos del proceso (figura 6) donde se detallan los
parámetros de las operaciones a realizar como temperatura, tiempo, además de los
equipos, la cantidad de materia prima a procesar y la cantidad de néctar que se va a
obtener después de una jornada laboral.
19
Fig.5. Diagrama básico del procesamiento de néctar de naranja
20
Fig.6. Diagrama de los pasos del procesamiento de néctar de naranja
21
Fig.7. Diagrama de los equipos del procesamiento de néctar de naranja
El diagrama que se muestra en la figura 7 muestra los equipos necesarios para el
procesamiento de néctar de naranja. La distribución de los quipos corresponde al orden
de las operaciones consecutivas a realizarse según el diagrama básico.
22
Fig.8. Diagrama de recorrido del procesamiento de néctar de naranja
El diagrama de recorrido presentado en la figura 8 permite identificar el flujo de materia
prima, material procesado y producto terminado de tal forma que en la tabla relacional
de actividades se puedan establecer las interacciones de cada actividad.
23
2.5.2 DIAGRAMA DE FLUJO (PFD)
Fig.9. Diagrama de la ingeniería del procesamiento de néctar de naranja
En la figura 9 se muestra el diagrama de ingeniería del proceso donde se detallan los
equipos a utilizar y los equipos que permitirán su funcionamiento correcto como
bombas.
24
2.5.3 PLANO DE SIMBOLOGÍA, ABREVIATURAS Y NOMENCLATURA
UTILIZADAS EN EQUIPOS Y LÍNEAS DE CORRIENTE
La simbología empleada en la distribución de planta y en los diagramas de flujo
anteriores fueron los estándares de American Society of Mecanical Engineers (ASME).
A continuación se indica brevemente los símbolos utilizados y su significado.
Tabla 5. Símbolos utilizados
SIMBOLO ACTIVIDAD / ÁREA Blanco/ negro Color
Operación/ MontajeVerde**
Rojo**
Almacenamiento Amarillo **
Transporte Amarillo **
Inspección/ Control Azul **
Espera Amarillo **
Servicios Azul**
Oficinas/
administración
Marrón **
*ASME standard
2.5.4 DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO
25
El proceso de elaboración de néctar de naranja se realiza siguiendo los pasos
establecidos en el diagrama de procesos, a continuación se detallan las etapas del
proceso.
RECEPCIÓN
La materia prima se recepta en gavetas plásticas y se pesa en la balanza industrial en
no más de cuatro gavetas apiladas llenas de naranjas. El número de operarios en esta
etapa dependen de la cantidad de materia prima a receptar.
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
La selección y clasificación se realizará mediante el uso de una banda transportadora,
una persona al inicio de la banda transportadora se encargará de separar las naranjas
en mal estado y las depositará en gavetas para posteriormente trasladar a la zona de
desechos. Otra persona en la parte final verificará el tamaño adecuado para el ingreso
posterior en la extractora.
LAVADORA DE FRUTA
La banda trasportadora de selección y clasificación termina en la alimentación de la
lavadora de frutas. En esta etapa las naranjas dentro de la lavadora se rocía
inicialmente con agua y desinfectante, posteriormente se enjuagan con agua a presión
mediante los aspersores superiores al mismo tiempo que se realiza la rotación de
cepillos eliminado la suciedad existente en la superficie de las frutas. Una vez
terminado el trabajo de la lavadora, se retiran todas las frutas lavadas en gavetas
limpias y se alimentan al extractor de jugo, en la parte superior.
EXTRACTOR DE JUGO
La exprimidora de frutas emplea el sistema de corte presión para extraer el jugo de la
naranja.
Inicialmente las cuchillas cortan la parte superior de la naranja, la boquilla superior
desciende, penetra y presiona la naranja mientras que las bandas laterales hacen girar
a la naranja y también la presionan.
26
El jugo se transporta por la boquilla superior mientras que las pepas y la cáscara se
desechan por la parte inferior del extractor.
FORMULACIÓN DEL NÉCTAR DE NARANJA
La formulación fue realizada tomando en cuenta el estudio de mercado en cuanto a las
características del néctar de naranja más consumido, además de las Normas Técnicas
Ecuatorianas en donde establecen los niveles permitidos de uso de aditivos y
conservantes.
Según las normas INEN especificadas anteriormente, al néctar de naranja se
adicionará ácido cítrico para regular el pH. Tanto el benzoato como el sorbato de sodio
son conservantes y se añadirán con el fin de alargar la vida útil de producto final.
La formulación empleada en el néctar de naranja se muestra en la siguiente tabla.
Tabla 6. Formulación del néctar de naranja
INGREDIENTES PORCENTAJE % PESO (kg)Agua 89,78 379,44
Azúcar 9,00 28,25Ácido cítrico 0,82 6,67
Benzoato de sodio 0,30 2,49Sorbato de potasio 0,20 1,66
MEZCLA
Una vez pesados los ingredientes para la formulación de la tabla anterior se procede a
mezclar el jugo de naranja extraído junto con los demás ingredientes. Inicialmente se
disuelven y mezclan los ingredientes en un volumen pequeño de jugo utilizando un
envase metálico de 1litro y finalmente se agrega a todo el tanque de mezclado lleno de
jugo de naranja recién exprimido. Una vez uniforme la mezcla se procede a realizar la
pasteurización.
PASTEURIZADOR
El tratamiento térmico se realiza en el pasteurizador una vez este cargado
completamente. El vapor sobrecalentado ingresa a la tubería del pasteurizador y
27
calienta el jugo hasta que llegue a la temperatura requerida y se mantenga.
Inmediatamente ingresa agua fría en el equipo para realizar en enfriamiento rápido.
ENVASADO, SELLADO Y EMBALADO
La alimentación de la envasadora-selladora es mediante la tubería de salida del
pasteurizador, se conecta directamente y realiza automáticamente el llenado y sellado
de botellas de polietileno de 500ml. Las botellas salen del envasado y sellado en línea
consecutiva conectada directamente con el equipo de embalaje en donde se ordenan
en filas de tres y columnas de 4, de tal forma que se embalen 12 botellas plásticas con
el termo encogible.
2.5.5 NÚMERO DE OPERARIOS
Debido a que la planta se encuentra automatizada se requieren máximo de cuatro
personas en producción para el trabajo de la planta. Adicionalmente se tiene el
personal administrativo, chofer de entregas, recepcionista, gerente de ventas, gerente
de producción y gerente general lo que da como resultado un total de 9 personas
dentro de la organización.
2.5.6 SUMARIO DE PROPIEDADES DE LAS CORRIENTES
Tabla 7. Balances de masa en elaboración de jugo de naranja
BALANCES DE MASA
OPERACIÓN ENTRASALE
PRODUCTOSCO-
PRODUCTOSRecepción 1000 kg 1000 kg 0 kg
Selección y clasificación 1000 kg 902,1 kg 97,9 kgLavado 902,1 kg 902,1 kg 0 kg
Extracción 902,1 kg 415,51 kg 488,59 kg
Mezcla*
415,51 kg (jugo de naranja)
379,44 kg (agua)28,25 kg (azúcar)
6,67 kg (ác. Cítrico)2,48 kg (benzoato de Na)
1,66 kg (sorbato de K)
831,02 kg de néctar
0 kg
Pasteurización 831,02 kg 831,02 kg 0 kg
Envasado 831,02 kg 831,02 kg 0 kg
*Fuente: Industrialización de la naranja (IICA,1995).
28
BALANCE DE ENERGÍAPasteurización
QREQ=U . A . ∆T
QREQ=1,8kJ
s .m2. Kx (1,22m2) x (100−35 ) k
QREQ=143 ,2kJs
Masa de agua requerida para enfriamiento
m .Cp .∆T=143,2kJs
m .(4,184kJ
kg .K )(60−10 ) K=143,2kJs
mH2Oreq=0 ,684 kg/ s
Tabla 8. Requerimiento de agua en todo el proceso
REQUERIMIENTOS DE AGUA Lavado 2000 kg
Formulación 379,44 kg Pasteurización (vapor) 4,81 kg
Pasteurización (enfriamiento) 61,61 kg TOTAL 2245,86 kg
Tabla 9. Energía requerida para la pasteurizaciónBALANCES DE ENERGÍA
Operación Energía requeridaPasteurización 143,2 kJ / s
2.5.7 BALANCE DE MASA Y ENERGÍA
Los balances de masa y energía se resumen en el siguiente diagrama (figura 10)
realizado en Visio 2010. Se detallan los flujos en cada proceso y la potencia de cada
equipo a utilizar.
29
Fig. 10 Balance y energía del proceso de producción de néctar de naranja
30
2.6 DISEÑO BÁSICO DE LA PLANTA
2.6.1 TABLA RELACIONAL DE ACTIVIDADES
La tabla relacional de actividades que se presenta a continuación muestra todas las
actividades a realizar en el proceso de elaboración de néctar de naranja. Claramente
se observa que existen muchas actividades cuya cercanía entre sí “no es deseable”
ejemplo de esto es entre recepción y lavado, pasteurización y recepción, extracción y
embotellado, etc. También existe la relación “poco importante” ejemplo de esto se
presenta entre embalaje y la cisterna, lavado y bodega, etc.
Finalmente también se presentan relaciones “importantes”, “sin importancia”,
“especialmente importante” o “Absolutamente necesario”.
La mayoría de la proximidad se debe a que prioriza la higiene, el control, la seguridad
del producto y la accesibilidad de materiales y equipos en el proceso.
Fig. 11 Tabla relacional de actividades realizadas en la planta procesadora de néctar
de naranja
31
Referencias para la tabla relacional
2.6.2 LISTA DE EQUIPOS EN CADA ÁREA
En la siguiente tabla se observa las etapas del proceso y los quipos a utilizar en cada
área.
Tabla 10. Listado de equipos en la planta procesadora de néctar de naranja
ETAPA DEL PROCESO
IDENTIFICACIÓN ETAPA DEL PROCESO
IDENTIFICACIÓN
RECEPCIÓN balanza industrial MEZCLA Tanque de mezcla
SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN
Banda trasportadora
MEZCLA Agitador
LAVADO Lavadora de fruta PASTEURIZACIÓN
Pasteurizador HTST
EXTRACTOR Extractor de jugo ENVASE Y SELLADO
Embotellador
MEZCLA Balanza para ingredientes
EMBALAJE Embalador
CUARTO DE MAQUINAS
Caldero
2.6.3 HOJA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS EQUIPOS
MOTIVO1 Proximidad en el proceso2 Higiene3 Control4 Frio5 Malos olores, ruidos, …6 Seguridad del producto7 Utilización de material común8 Accesibilidad
PROXIMIDADA Absolutamente necesario
E Especialmente importanteI ImportanteO Poco importanteU Sin importanciaX No deseable
32
Tabla 11. Equipos empleados en el proceso
EQUIPO ESPECIFICACIONES SIS AUXILIAR AREA Balanza Material: acero inoxidable
Capacidades: 75kg x 10gr / 150kg x 20gr / 300kg x 50grBase: Aluminio reforzadoAlimentación: Fte. 220 vca y batería interna recargable
Energía eléctrica
Dim. Plataforma: 42,5 x 52,5 cm
Kavetas plásticas Capacidad: 40 kgDimensiones: 60cm L x 40 cm A x 30 cm HCapacidad de apilamiento: 10 kavetas x 40 kg = 400 kg
240 cm2
Banda transportadora
Material: aluminio y banda de caucho Capacidad: 4 ton Potencia: 0,5 hp
Proveedor de energía eléctrica
Largo: 10 mAncho 1 m
Lavadora de fruta Capacidad: 2 ton/hMaterial: acero inoxidable 304Requerimiento de agua relación 2 a 1 de fruta. Potencia: 2,4 hp
Tubería de aguaSistema de recirculación
8,2 m2
Extractor de jugo Material: acero inoxidable Potencia: 1,2 hpCapacidad: 500 kg/h hasta 800 kg/h
Kavetas para basura y transporte de la misma. Manualmente
0,41 m2
33
Tabla 11. Equipos empleados en el proceso (Continuación)
EQUIPO ESPECIFICACIONES SIS AUXILIAR AREA Mezclado: Tanque de agitación Material: Acero Inoxidable AISI 316
Incluye sistema de agitación, velocidad de agitación ajustable.Capacidad: 200 lt.
N/A Área base: 1m2 Altura: 1 m
Pasteurizador HTST Acero Inoxidable: AISI 316 de zona en contacto con producto y AISI 304 el resto. Ra < 0,8 µm.Fibras < 15%Temperatura máxima: 120 ºCTemperatura de entrada: >5ºC Tiempo de residencia: de 30s – 60s Desaireador (P <0,11 atm)Capacidad: 100 lt/h
BombaCaldera
Dimensiones: 4 m2 (Área de pista), Altura: 1,50 – 2 m
EMBOTELLADORA DE JUGOS Material: acero inoxidable 304. Número de cabezas de llenado: 12Número de cabezas de tapado: 5Capacidad de producción: 500 mlDiámetro de botella: 50 - 110 mmAltura de botella: 150 – 360 mmTipos de tapas: Rosca de plástico.Peso: 2500 kg
N/A 2500 mm x 1500 mm (Área de pista); altura: 2250 mm
Tabla 11. Equipos empleados en el proceso (Final)
EQUIPO ESPECIFICACIONES SIS AUXILIAR AREA EMBALADORA
Producción de 12 a 15 packs por minuto. Requerimiento de potencia 18 kw
Sistema eléctrico
Dimensiones: 0.85 x 0.6 x 1.7
34
2.6.4 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL ÁREA DE PRODUCCIÓN
A continuación se muestra una alternativa de distribución de planta y la decisión final
realizada en el programa Visio 2010 realizada tomando en cuenta el cálculo de la
superficie a ocupar según el anexo 1.
Inicialmente se diseño la planta procesadora de néctar en dos pisos uno superior
ocupado por la parte administrativa contaría con: recepción, departamento de ventas,
departamento de ventas, vestidores, baños, comedor, gerencia general y de
producción, mientras que en la parte de abajo se ubica el procesamiento en sí, con las
etapas detalladas anteriormente, se distribuye en tres áreas, la primera es la inerte o
zona sucia que es la recepción, selección, clasificación y limpieza de materia prima. La
seguida de la zona es la muy sensible donde se encuentra la mezcla y pasteurización
del néctar, finalmente la zona sensible es el empaque, la parte final de la producción.
Este primer diseño que se observa en las figuras 12 y 13 siguientes se descartaron
debido a que la parte administrativa esta sobre la fase más crítica del proceso, donde
existe producción de vapor y se utiliza la caldera que puede ser un peligro si no se
trabaja adecuadamente.
Para evitar futuros accidente se propuso un nuevo diseño en un solo nivel que se
observa en la figura 14. Donde se observa la ubicación de la caldera con adecuada
ventilación y espacio para prever cualquier accidente.
35
ÁREA DE PRODUCCIÓN
Fig. 12 Distribución de equipos a utilizar en una procesadora de néctar de naranja para
el área de producción
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL Distribución de planta para la producción de néctar de naranja
DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES I
NATALIA MOSCOSO & WLADIMIR TIERRA
14/05/2013Facultad de Ingeniería Química y Agroindustrial
Visio 2010
36
ÁREA ADMINISTRATIVA
Fig. 13. Distribución final de equipos en una planta procesadora de néctar de naranja
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL Distribución de planta para la producción de néctar de naranja
DISEÑO DE PLANTAS AGROINDUSTRIALES I
NATALIA MOSCOSO & WLADIMIR TIERRA
14/05/2013Facultad de Ingeniería Química y Agroindustrial
Visio 2010
37
La siguiente distribución de planta se enfoca en eliminar el riesgo que se puede
presentan por sobrepresión en el caldero, o por falta de buen mantenimiento, además
de priorizar la inocuidad del producto, buen manejo de la materia prima y del producto
final.
Recorrido del personal: El personal ingresa por la parte cercana a la recepción de
materia prima, por los baños específicamente, realiza su limpieza de aseo personal y
se cambia en los vestidores, una vez uniformado adecuadamente el operador debe
lavarse bien las manos antes de ingresar a la producción, se pasa por el pediluvio y se
inicia el proceso.
Flujo de materia prima: Las materias primas ingresan por la parte de recepción de
materia prima y continua con el proceso en forma de U hasta convertirse en producto,
el cual sigue con el proceso hasta su empaque y embalaje.
Administración: En el diseño final la parte de administración se encuentra alejada del
caldero, se encuentra situada en la parte superior de la recepción y lavado de la
materia prima, permitiendo fácil acceso a la parte de producción por parte de personal
de la administración, quienes tendrán que pasar de igual forma por los baños, pediluvio
y lavarse las manos antes del ingreso a la planta.
38
Fuente: Propia
Fig. 14 Distribución de equipos en una planta procesadora de néctar de naranja. Planta baja
39
SIMULACIÓN DE UN PROCESO
2.7.1 SIMULACIÓN DEL PROCESO DE PASTEURIZACIÓN (ALTA TEMPERATURA)
Se simuló el proceso de pasteurización principalmente la fase donde hay el rápido
aumento de la temperatura a lo largo del tiempo de pasteurización, en nuestro caso
equivale a los 15 segundos de tratamiento térmico, cuyo fin es la muerte del organismo
de referencia, que para nuestro caso corresponde a la bacteria Escherichia coli.
Los parámetros que se consideraron para realizar la simulación se encuentran en el
archivo adjunto.
COMPROBACIÓN DEL PROCESO DE MUERTE TÉRMICA.
Para determinar que tanto el proceso de simulación y pasteurización están correctos,
se realizó el cálculo de la Letalidad (L) y el tratamiento térmico equivalente (F), con el
fin de garantizar la efectividad del proceso a dos períodos de tiempo como se detalla a
continuación:
EJEMPLO DE CÁLCULO DE LETALIDAD
L=10T−Tr
z
40
Cuando t = 1 s
T = 64,42 ºC Tr = 65 ºC Z = 5 ºC ∆t = 0.05 s
L=1064,42−65
5
L=0 ,7650
TRATAMIENTO TÉRMICO EQUIVALENTE
F=L .∆ t
F=0 ,7650 . ( 0 ,05 s)
F=0 ,03828 s
Cuando t = 1,5 s
t = 64,70 ºC Tr = 65 ºC Z = 5 ºC ∆t = 0.05 s
L=1064,70−65
5
L=0 ,87090
TRATAMIENTO TÉRMICO EQUIVALENTE
F=L .∆ t
F=0 ,7650 . ( 0 ,05 s)
F=0 ,04354 s
Adicionalmente el tratamiento térmico equivalente total obtenido fue
FT=16,26 s
Este valor es mayor a los 15 segundos de pasteurización, por lo que se garantiza que el proceso es el adecuado y que el producto final estará libre de contaminantes biológicos.
41
SIMULACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN EN EL SOFTWARE SIMUL8
Fig. 15. Simulación de proceso de producción de jugo de naranja en Simul8 (Elaboración: propia)
Se simuló el proceso de elaboración del jugo, cabe resaltar que no se obtuvieron los valores finales de los respectivos
balances de masa en cada una de las etapas. Este el error en los valores se debe a que el programa, en una de sus
características no permite valores con cifras decimales, únicamente de valores enteros, sin embargo, el error es mínimo,
lo que indica que la incorporación de valores en cada una de las etapas, así como los tiempo unitarios en cada operación
permiten que la planificación diaria y la producción se realice sin problema.
42
2.8 IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS
Para la identificación de equipos se sigue el formato general que es el siguiente: XX –
YZZ
Dónde: XX: Letras de identificación para la clasificación de los equipos;
Y: designa un área dentro de la planta;
ZZ: es el número de designación para cada equipo.
Las letras de identificación de los equipos, el área a la que pertenecen cada equipo, así
como las letras de identificación de cada área se muestran en la tabla 12.
Tabla 12.- Identificación de equipos y áreas para planta procesadora de néctar de naranja
Equipo Letras de identificación
Área designada Letras de identificación de
área
Número de designación
Balanza BM Recepción R 01Mesa MS Selección y
clasificaciónSC
02Lavadora de
cepillos LV LavadoL
03Exprimidora B Extracción E 04Tanque de mezclado TZ Pesado y
mezcla
M05
Bomba centrífuga BA Pasteurizado
P06
Pasteurizador tubular CH 07
Envasadora y selladora PS Empacado y
embalaje
E08
Empacadora BR 09
Las letras de designación se tomaron a partir de la norma PEMEX No. 2.401.01,
emitida en 1987, a excepción de: la mesa, la lavadora de cepillos, la envasadora –
selladora y la empacadora, cuyos nombres no constaban en la norma. Para la mesa y
la lavadora de cepillos, las letras de identificación fueron la letra inicial de su nombre en
43
español y cualquier letra que conforma la palabra, en este caso la tercera letra para
ambos casos. Para la envasadora – selladora se tomó las iniciales de estos nombres
en inglés (Packing – Sealer) y para la empacadora tanto la letra inicial y final de su
nombre en inglés (Baler).
Para decidir una combinación, se debe tomar en cuenta de no repetir esta con alguna
que ya conste en la norma técnica. Por ejemplo, en el caso de la mesa, lo más sencillo
sería nombrarlo como ME, MS o MA. Pero, según la norma, la primera combinación
propuesta hace referencia a un motor eléctrico, así que se decidió poner la segunda.
A continuación en la figura 16, se presenta el diagrama de equipos con su respectiva
señalética.
Figura 16. Diagrama de equipos con su respectiva identificación para procesamiento de
néctar de naranja
44
2.9 IDENTIFICACIÓN DE TUBERÍAS
Para la identificación de tuberías, primero, se caracterizó todos los fluidos que
intervienen en el proceso de elaboración del néctar. Los fluidos empleados en el
procesamiento son: cloro, que circula por las tuberías de la lavadora de frutas, una
mezcla de agua potable desde el suministro y jugo de naranja desde el extractor, agua
utilizable que circula por la caldera al pasteurizador.
En el lavado, por las tuberías de la lavadora de cepillos, circula una solución
desinfectante (cloro). La tubería debe ir pintada de color negro, en el caso que no lo
este, debe tener un adhesivo parecido al de la figura 17, y también las dimensiones del
adhesivo.
Figura 17. Color de las tuberías de la lavadora de cepillos con su identificación
Al mezclador llega agua potable y jugo de naranja desde el extractor, como lo muestra
la figura 18.
Figura 18. Color de tuberías que transportan fluidos hasta la mezcladora
1.0
9.0
1
9
3, 7 mm
105 mm
3, 7 mm
105 mm
45
La tubería que sale del tanque mezclador se transporta la mezcla de agua y jugo de
naranja, el cual se clasifica como líquido no combustible. De esta manera, la tubería
debe estar coloreada de negro o puede colocarse un adhesivo con las dimensiones
indicadas en la figura 19.
Figura 19. Tubería que sale del mezclador hacia el pasteurizador
La caldera que sirve como servicio auxiliar del pasteurizador utiliza agua utiliza potable.
Tubería que, debe estar coloreada de verde o en otro caso, colocar un adhesivo, cuyas
dimensiones y su respectivo código de identificación se dan a conocer en la figura 20.
Figura 20. Tubería con su respectiva señalética que sale de la caldera al pasteurizador
9. 0
46
Por último, el néctar de naranja sale del pasteurizador para pasar a la embotelladora
por medio de la tubería. El color del cual debe estar recubierta la misma, es negro y el
código de identificación, se puede apreciar en la figura 21.
Figura 21. Tubería que transporta el néctar de naranja desde el pasteurizador hasta la embotelladora con su señalética
A continuación, se realiza un resumen de los fluidos que intervienen en el proceso.
Tabla 17. Resumen de los colores y adhesivos de las tuberías que transportaron a los fluidos que intervinieron en el proceso
Etapa Fluido Color de tubería o adhesivo
Dimensiones del adhesivo (a
x b) en mm
Número característico
para identificación
Lavado y desinfección
Cloro Negro con letras blancas de contraste
20 x 100 9.1
Mezclado Agua potable
Verde con letras negras de contraste
3,7 x 105 1.0
Mezclado Jugo de naranja
Negro con letras blancas de contraste
3,7 x 105 9.0
Pasteurizado Néctar de
naranja
Negro con letras blancas de contraste
3,7 x 105 9.0
Embotellado Néctar de
naranja
Negro con letras blancas de contraste
3,7 x 105 9.0
Caldera a Pasteurizador
Agua potable
Verde con letras negras de contraste
210 x 420 1.0
a: ancho del adhesivo, b: largo del adhesivo
9. 0
47
2.10 CURVA DE OPERACIÓN DE LA BOMBA
Se utilizó el enlace de la página http://select.pump-flo.com/manulist.asp, de la cual se
escoge el proveedor, se llena los datos que requiere la página y se tiene acceso a un
simulador que reporta las curvas del sistema y curvas de operación de la bomba en el
cual se requiere el caudal que ingresa a la bomba y las pérdidas por fricción que se
calcularon con el respectivo balance de energía. Además, se requiere la presión de la
superficie del tanque de succión que es la atmosférica y la altura de la bomba, cuyo
valor se asumió.
Finalmente, se despliegan las curvas de operación y del sistema de la(s) bomba(s) que
dicho proveedor dispone.
Se muestra a continuación los pasos que se describen anteriormente.
Paso 1: Se fija los valores de caudal (flow rate), altura total de la bomba (total head),
presión en el tanque de succión (tank surface pressure) y las pérdidas por fricción
(pipin friction loss), y se cerciora que las unidades de los valores requeridos sean del
Sistema Internacional.
Figura 22. Simulador para determinar curvas de operación de la empresa American-Marsh Pumps
48
Paso 2: Se escoge la curva que más se apegue a nuestros requerimientos.
Figura 23. Curva de operación 1 para las condiciones determinadas
Figura 24. Curva de operación 2 para las condiciones determinadas
49
Figura 25. Curva de operación 3 para las condiciones determinadas
Se reportaron 3 curvas, todas aplicables a nuestro caso. Las curvas del sistema de
cada gráfico se encuentran dentro de las curvas de eficiencia. La altura total de la
bomba requerida de 3,19 m. cae dentro de los diámetros de operación de las 3 curvas.
Su puede escoger cualquiera de las 3 bombas que en el simulador nos recomiendan.
50
2.11 REQUERIMIENTOS DE AGUA Y DE VAPOR
El funcionamiento de la planta depende en gran medida del agua disponible, tanto
como ingrediente en la formulación del néctar como también sistema auxiliar en el
caldero y pasteurizador.
Para las diferentes operaciones unitarias del proceso se detallan a continuación en la
tabla 18.
Tabla 18. Cantidad de agua diaria requerida para el procesamiento de néctar de naranja.
Requerimientos de agua (Kg)Lavado 2000
Formulación 379,44Pasteurización (enfriamiento) 61,61
Total 2441,05
Tabla 19. Cantidad de vapor de agua diario requerido para el procesamiento de néctar de naranja.
Requerimientos de agua (Kg)Pasteurización (vapor) 4,81
Total 4,81
Para estimar el consumo diario de agua en los baños, se toma de referencia los 9
trabajadores (4 de producción y 5 de administración), y el número de veces que una
persona va al baño promedio. Los inodoros son ecológicos ahorradores de agua de la
línea Edesa Vittoria JSD06037_1CE y los lavamanos Shelby CS005710_1CE. El
consumo para el inodoro es 6 litros de agua por jalada y para el lavamanos es de 2,67
litros de agua por lavada de manos.
Entonces considerando que por cada ida al baño una persona se lava las manos se
tiene que una persona se lava 3 veces por lo menos las manos al día
Consumo Inodoro:
6
litrosjalada
∗3 jaladas
trabajador∗día∗9 trabajadores=162
litrosdía
51
Consumo Lavamanos
2,67
litroslavada
∗3 lavadas
trabajador∗día∗9 trabajadores=72
litrosdía
Consumo baño total = 234 litros/día
Para el consumo diario en la limpieza, se necesita saber el gasto de agua por cada
limpieza que es de 130 litros por cada limpieza y se realizan 2 limpiezas diarias, lo que
da un total de 260 litros de agua diarios.
Por último se tiene los requerimientos de los equipos para su limpieza, los cuales se
muestran en la tabla 20:
Tabla 20. Consumo diario de agua para limpieza de los equiposConsumo diario de agua para limpieza de equipos (litros)Mesa de lavado 10
Tanque de mezclado 50Pasteurizador 50Embotelladora 50Total equipos 160
Consumo total para limpieza: 420 litros/día
Tabla 21. Consumo total de agua para la operación de la planta para procesamiento de néctar de naranja
Consumo total de agua por día 3095,05 litros/díaConsumo vapor de agua por día 4,81 Kg/día
52
2.12 CIRCULACIÓN DE AGUA
Figura 26. Operaciones unitarias del proceso y líneas de circulación de agua
Líneas principales del proceso (agua)
Líneas secundarias del proceso (agua)
Líneas subterráneas del proceso (agua)
Líneas de vapor sobrecalentado
53
Se prevé que el volumen del reservorio permita el abastecimiento para el caldero, el
lavado de las frutas, así como para los servicios higiénicos sea aproximadamente de
80000 litros de agua, que abastecería un período de veinte días laborables de un mes.
Previo al proceso de mezclado, se dispone de un tanque cubierto de almacenamiento
del agua con una capacidad de 2000 litros que servirá para el proceso de mezclado,
así como para la envasadora, de igual manera se dispondrá de un tanque de 2000
litros de capacidad para la preparación de la formulación de la solución de limpieza (50
ppm de hipoclorito de sodio), para su posterior bombeo hacia la lavadora de frutas.
De acuerdo a las operaciones unitarias, el tipo de agua que se empleará se lo ha
dividido de dos maneras:
Agua potable para operaciones de: Mezclado y envasado (en la fase de lavado
de botellas)
Agua de reservorio, para operaciones de lavado y generación de vapor para el
proceso de pasteurización.
Figura 27. Reservorio de agua
54
A partir de esto, cabe resaltar lo siguiente:
1. En las operaciones de lavado, y pasteurización (vapor), se empleará agua que
viene directamente del reservorio; en el proceso de lavado, el agua del
reservorio pasa por un filtro con el fin de remover impurezas que podrían estar
presentes, para llegar a un tanque de mezclado con el desinfectante.
2. A partir del proceso de pasteurización, se puede reutilizar el condensado, es
decir, se lo puede devolver al reservorio de agua, para su posterior re-uso; el
agua que se emplea en el lavado de la fruta se la puede emplear en un nuevo
proceso de reutilización, mediante la aplicación de tratamientos que permitan la
remoción de impurezas presentes, y la adición de solución desinfectante.
3. El agua potable se puede emplear para los servicios higiénicos, aunque se
puede emplear el agua del reservorio. Para los lavaderos de manos es
obligatorio que el agua sea potable, con el fin de evitar la presencia de
patógenos que pudieran estar presentes en el agua del reservorio.
4. El agua potable pasará directamente al proceso de mezclado, ya que por la
ubicación de la planta (Caluma), no hay el problema de presencia de agua con
contaminantes como el arsénico. El posterior proceso de pasteurización
permitirá destruir la flora bacteriana que pudiera estar en nuestro producto.
2.13 SELECCIÓN DEL CALDERO
Figura 28. Caldero seleccionado para la planta procesadora de néctar de naranja
55
Para el proceso de pasteurización se requieren aproximadamente 0,684 kg/s de vapor
de agua (2462,4 kg/h). El caldero a emplear es un caldero acuotubular, el cual posee
las siguientes características:
Modelo: CF/TC-7
Capacidad: 3174 kg/h
Dimensiones: Altura: 2632 mm; largo: 6810 mm; ancho: 5710 mm.
Vapor sobrecalentado hasta 343 ºC.
Tipo de combustible: Carbón, cascarilla, palma, madera, bagazo, entre otros.
La ventaja de este tipo de caldera es que permite el aprovechamiento de desechos
agroindustriales, lo que reduce el desperdicio así como los costos de operación. Al
estar situada la planta a sectores productores de desechos, (palma, arroz, etc.), se
puede adquirir estos desechos y aprovecharlos.
2.14 PLAN DE LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN DE LA PLANTA PROCESADORA DE
NÉCTAR DE NARANJA
2.14.1 NECESIDADES DE LA PLANTA
Mantener todos los equipos limpios y desinfectados antes y después del
procesamiento.
Mantener la limpieza dentro de las zonas de extracción, mezcla, pasteurización y
empaque para asegurar la inocuidad del producto.
Mantener los equipos limpios y desinfectados al final de cada jornada de trabajo
y revisar el estado de cada uno previo a su uso.
56
2.14.2 FRECUENCIA DE LIMPIEZA
Tabla 22. Frecuencia de limpieza de las diferentes zonas de la planta procesadora de néctar de naranja
ZONA FRECUENCIA RESPON-SABLE
CAPACITACIÓN DEL PERSONAL
RECURSOS VERIFICACIÓN
Recepción de materia
prima
Diaria, al fin de cada recepción
de la fruta
Jefe de producción
Anual Escobas, detergente,
cepillos, agua, *EPP.
Inmediata con lista de chequeo, fechado, firmado
y registrado
Producción Diaria al fin de cada jornada
Jefe de producción
Anual Escobas, desinfectante,
detergente, agua caliente,
EPP.
Inmediata con lista de chequeo, fechado y firmado
Despacho Diaria, al final de cada jornada
Despachador Anual Escobas, desinfectante,
agua, EPP.
Inmediata con lista de chequeo, fechado y firmado
Depósito de desechos
Diaria, a la hora de llegada del recolector de
basura
Jefe de producción
NA Camión recolector de
basura
Inmediata
Drenajes Viernes al final de la jornada
Semanero Anual Agua, sosa o potasa
caustica, balde, EPP.
Inmediata
Baños Diariamente Semanero Anual Agua, desinfectante,
detergente, EPP,
trapeadores, escobas.
Inmediata con lista de chequeo, fechado y firmado
Alrededores de la planta
Mensual Personal de control de
plagas contratado
NA Trampas para roedores, pesticidas, plaguicidas,
EPP
Inmediata y durante todo el
mes.
*EPP: Equipos de protección personal
En caso de presentarse inconformidades en la verificación o evaluación de la limpieza
se establecerán las medidas correctivas a realizarse.
La limpieza de los drenajes, que son focos de contaminación de insectos y
microorganismos se realizará cada viernes en la tarde, empleando sosa caustica o
potasa.
57
El recolector de basura realizara visitas diarias de ser posible o máximo pasando un día
para impedir la producción de moscas dentro o a sus alrededores.
Se llevaran registros de toda actividad de limpieza realizada y se archivaran las listas
de chequeo fechadas y firmadas.
Se utilizaran tres productos desinfectantes rotativos semanalmente para mantener su
efectividad.
A continuación se presenta un ejemplo del registro de monitoreo de limpieza.
Tabla 23. Ejemplo del registro de monitoreo de limpiezaMONITOREO DE LIMPIEZA
Descripción del trabajo Responsable Fecha Firma del responsable
Zona de recepción de materia primaLimpieza de balanzaLavado de pisosZona de producciónLimpieza de pisosLimpieza de equiposZona de despachoLimpieza de pisosLimpieza de pallets Orden de bodega de insumosZona del depósito de desechosLavado del depósito de desechosLavado de pisos, paredes y gavetas utilizadasDrenajesLimpieza de drenajesBañosLimpieza de pisos Limpieza de lavamanos, inodorosAlrededoresInspección del control de plagasLimpieza de alrededores
58
2.14.3 PASOS DEL PROCESO
Para la limpieza y desinfección de cada herramienta o equipo utilizados dentro de la
producción se tienen métodos específicos de trabajo. Como ejemplo se presentan a
continuación los procedimientos que se deben seguir para la limpieza en diferentes
zonas de la planta.
Zona: recepción de materia prima
1. Barrer toda suciedad existente en la zona como desechos orgánicos (hojas,
tallos), desechos plásticos, etc.
2. Llenar la cubeta plástica con agua (2 galones)
3. Agregar la cantidad de detergente adecuada para los 2 galones de agua.
4. Derramar la solución de detergente en todo el piso
5. Trapear todo el piso con un trapeador y la solución presente
6. Enjuagar el piso
7. Enjuagar las herramientas utilizadas y ponerlas en su lugar
Zona de producción
1. Enjuagar los equipos de lavado, extracción, mezclado y pasteurización
2. Llenar la cubeta plástica con agua caliente (5 galones)
3. Agregar la cantidad de detergente adecuada para los 5 galones de agua.
4. Eliminar toda suciedad existente en los equipos con la solución de detergente.
5. Enjuagar con agua los equipos
6. Preparar la solución de desinfectante y enjuagar los equipos con la misma.
Zona de despacho
1. Barrer toda suciedad existente en la zona.
2. Preparar la solución detergente agua (2 galones)
59
3. Derramar la solución de detergente en todo el piso
4. Trapear todo el piso con un trapeador y la solución presente
5. Enjuagar el piso
6. Enjuagar las herramientas utilizadas y ponerlas en su lugar
Zona de depósito de desechos
1. Limpiar las paredes exteriores del contenedor con una espátula de ser necesario
2. Barrer el piso alrededor del contenedor de desechos
Drenajes
1. Prepara la solución agua sosa caustica según las indicaciones del fabricante
escritas en el envase
2. Destapar y derramar la solución preparada en el drenaje
3. Tapar del drenaje
Baños
1. Barrer todo el piso.
2. Preparar la solución agua detergente (1 galón)
3. Limpiar lavamanos y inodoro y con la solución preparada
4. Trapear el piso
5. Preparar la solución desinfectante agua
6. Aplicar el desinfectante en lavamanos, inodoro y piso
2.15 IDENTIFICACIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS Y PUNTOS CRÍTICOS DE
CONTROL EN EL PROCESO
El Sistema de Análisis de Peligros y de Puntos Críticos de Control (HACCP por sus
siglas en inglés) consta de 7 principios los cuales son:
1. Realizar un análisis de peligros.
60
2. Determinar los puntos críticos de control.
3. Establecer un límite o los límites críticos.
4. Establecer un sistema de vigilancia del control de los PPC.
5. Establecer las acciones correctivas para corregir las desviaciones.
6. Establecer los procedimientos para la verificación del sistema HACCP.
7. Establecer un sistema de documentación sobre los procedimientos y registros
Para la planta procesadora de néctar de naranja se tiene:
Peligros:
Materia prima en mal estado, con microorganismos que aumenten la carga
microbiana del jugo de naranja antes de la mezcla.
Mal empaque del néctar de naranja que permita el ingreso de microorganismos
al néctar.
Agua a utilizar en la mezcla con alta cantidad microbiana.
Puntos críticos de control:
Pasteurización.
Límites críticos:
Pasteurización: 72 °C en un tiempo mínimo de 15 s.
Sistema de vigilancia:
Mantener registros de la temperatura y tiempo de pasteurización.
Realizar análisis microbiológicos mensuales al néctar de naranja obtenido.
Medidas correctivas:
Aumentar el control de la materia prima, rechazar las naranjas con
enfermedades para disminuir la cantidad de microorganismos en el jugo y por
ende en el néctar a ser pasteurizado.
Verificar la efectividad del desinfectante utilizado en el lavado de materia prima.
61
Si existe evidencia de la presencia de microorganismos en el néctar después de
la pasteurización se rediseñará el proceso de pasteurización modificando para
mayor tiempo y/o mayor temperatura.
Procedimiento de verificación:
Realizar análisis microbiológicos al jugo extraído de las frutas adecuadamente
seleccionadas para el procesamiento.
Revisar registros de temperatura y tiempo de pasteurización
Revisar resultados de análisis microbiológicos del néctar obtenido después del
tratamiento de pasteurización rediseñado
Sistema de documentación:
Registros de calidad de materia prima y proveedor
Registros de la cantidad de materia prima desechada
Registros de tiempo y temperatura de pasteurización
Registros de resultados de análisis microbiológicos
Registros de limpieza realizada
Procedimientos de limpieza en cada etapa del proceso, en cada zona de la
planta
Procedimientos para tomar medidas correctivas ante no conformidades que se
presenten en el procesamiento.
62
Tabla 24. Resumen de análisis de análisis de peligros y puntos de control critico Néctar de Naranja
PPC PasteurizaciónFactor de riesgo
Sobrevivencia de microorganismos
Límites críticos T: 72°C t: 15s
MonitoreoQué Temperatura y tiempo del tratamiento térmicoCómo Termómetro y registros del pasteurizadorFrecuencia Cada loteQuien Operador del pasteurizador
[1, 2] Acciones correctivas
Si la temperatura es baja aumentar el tiempo de retención de ser posible y adicionar vitamina C para cumplir con la normativa
Registros Registro de temperaturas, tiemposVerificación Análisis microbiológicos
63
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