Elaboración de Néctar de Fruta

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

SECCIÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE PROCESOS INDUSTRIALES

Practica N° 1

PROCESO DE ELABORACIÓN DE NECTAR DE FRUTAS

GRUPO HORARIO: 832

JEFE DE PRÁCTICA: ERICK ALVAREZ

INTEGRANTES:

CODIGO NOMBRE Y APELLIDOS20050252 MONICA LANG LA ROSA20101009 GABRIELA FLORES DEL SANTE20110046 ANDREA SÁNCHEZ GUTIERREZ20110141 SAMUEL ESPINOZA MOSCOSO

FECHA DE REALIZADA LA PRÁCTICA: 22/01/2015

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 26/01/2015

2015

I

INDICE

Contenido1. INTRODUCCION....................................................................................................................III

2. METODOLOGIA......................................................................................................................1

3. CÁLCULOS.............................................................................................................................3

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN..............................................................................................5

5. CONCLUSIONES....................................................................................................................7

6. RECOMENDACIONES..........................................................................................................8

7. CUESTIONARIO.....................................................................................................................9

8. REFERENCIAS (5)...............................................................................................................15

9. ANEXOS.................................................................................................................................16

II

1. INTRODUCCION

En la actualidad se observa una tendencia por consumir productos basados

en ingredientes naturales debido a la mayor preocupación por el cuidado de la

salud. La existencia de este mercado hace posible el incrementado en el

consumo de néctares de frutas.

El néctar de fruta es una bebida de consumo directo que para su

conservación requiere de un tratamiento térmico de pasteurización. El néctar

se obtiene de la mezcla de pulpa de fruta, agua potable, azúcar, ácido cítrico,

un estabilizante y un conservante químico.

En el presente informe se plasmará lo realizado en el laboratorio de proceso

de elaboración de néctar de fruta (piña). Se presentará la metodología

realizada mencionando las materias primas, insumos, equipos y operaciones

utilizados. También se mostrará los cálculos necesarios para la obtención de

las cantidades de masa de cada insumo, por último se responderá las

preguntas del cuestionario y se dará las conclusiones y recomendaciones.

El laboratorio de proceso de elaboración de néctar de fruta tiene como fin

aplicar los conocimientos teóricos y prácticos del procesamiento de alimentos

en la elaboración de néctar. Además describir y analizar las operaciones

unitarias necesarias en el proceso, conocer el uso de los diversos equipos y

materiales, identificar y controlar los parámetros operativos del proceso,

realizar los cálculos de balance de masa y energía así como evaluar las

características físicas y organolépticas del producto terminado.

III

2. METODOLOGIA

Para la obtención del néctar de piña se necesitó distintos materiales como el azúcar, ácido cítrico, ácido ascórbico y CMC (Carboxil Metil Celulosa). Cada uno de ellos cumple una función importante. En primer lugar, el azúcar que se añade, proporciona el sabor característico del néctar. En segundo lugar, el conservante es importante para que el néctar mantenga sus propiedades por un periodo determinado. En tercer lugar, el ácido ascórbico funciona como antioxidante; mientras que el ácido cítrico es un regulador de acidez, es decir, reduce el ph de la fruta hasta llegar a 3.2 – 3.4, lo cual se puede percibir por el gusto. Finalmente, el CMC es el encargado de mantener la viscosidad del néctar.

Todos los ingredientes mencionados se mezclan en un cierto paso del proceso de producción del néctar de la piña. A continuación, se muestra la secuencia de pasos realizados para la obtención del néctar.

1) Recepción y selección :

Para la elaboración del néctar de piña, se requirió 4 piñas grandes y frescas; es decir estas ya estaban maduras para el desarrollo del néctar.

2) Lavado/desinfectado :

Para poder usar las piñas estas deben ser lavadas y desinfectadas para eliminar los microorganismos. Para la desinfección se empleó lejía y la relación con el agua utilizada fue de 1:2. El tiempo de desinfección estimado fue de 5 minutos, pues se quiso conseguir un fruto apto para el consumo.

3) Acondicionado :

En este proceso, se realiza el desecho de la corteza de la fruta y del corazón, pues estas no forman parte de la producción del néctar. En primer lugar, se retira la corteza y se procede a cortar la piña en rodajas para la fácil extracción del corazón.

4) Escaldado :

Una vez obtenida la fruta en trozos grandes se la sumerge en agua en una marmita industrial hasta que la temperatura llega a los 80 °C. Luego, se debe esperar un tiempo estimado de 12 minutos para que la fruta elimine el oxígeno que aún se encuentra en ella y la ablande para una mejor extracción del néctar. Asimismo, este proceso se emplea para la reducción de actividad enzimática que posee la fruta.

1

5) Procesado :

Cuando se retira y pesa los trozos de piña, se continúa a procesar la fruta en un procesador semi industrial para que este en trozos un más pequeños y luego extraer mejor el líquido de la fruta.

6) Refinado :

En este proceso, se emplea la máquina pulpeadora para filtrar el líquido de la fruta. Esta máquina posee cilindros ahuecados con orificios muy pequeños, para que así, esta retenga los pedazos solidos que quedan aún en el líquido. Al término de este proceso, se realiza el pesaje del líquido extraído.

7) Estandarizado :

Después del pesaje se procede a cuantificar los aditivos necesarios para la conservación, viscosidad y acidez requerida del producto. En primer lugar, se realizó la medición de los aditivos requeridos a una parte de la mezcla (200 ml). Para esta muestra, se utiliza 0.3 g de ácido cítrico y un porcentaje establecido de CMC (0.07%), conservante (0.03%) y antioxidante (0.03%). Ello equivale a 6.61 g, 2.84 g y 2.84 g respectivamente para una dilución de piña de 8 700 g. Asimismo, se puede obtener la cantidad de azúcar necesaria con una regla de tres, es decir, se necesita 12.75 g para el total del néctar. Después, todos estos aditivos se mezclan en un bol y se añade al recipiente con el líquido de piña y se realiza el último pesaje.

8) Pasteurizado :

En este proceso, el néctar ingresa nuevamente a la marmita para un reposo continuo a calor por un periodo aproximado de 12 minutos. El néctar ingresa a 53°C y sale de la marmita con una temperatura de 87.9 °C.

9) Envasado :

Al retirar el néctar de la marmita y colocarlo a un bol, se procede a llenar las botellas de vidrio. En este laboratorio, el total de botellas envasadas fue de 24, las cuales fueron tapadas a penas se llenaba el envase y luego se daban vuelta (con la boca de la botella en mesa).

10)Enfriado :

Cuando todos los envases están boca abajo, se colocan al regadero con el agua hasta que alcanza el nivel del producto en la botella. Formando así, una reacción térmica que se evidencia en el sonido de la tapa al hundirse.

2

11)Almacenado :

Finalmente, se retiran los envases del regadero y se procede a almacenar las botellas para su posterior consumo.

3. CÁLCULOS

Balance de masa – estandarizado

WD x °BxD + WA x °BxA = WPI x °BxPI

8700(3.4) + (x) (99) = ( 8700 + x ) (11)

88X = 66120

x = 751gr

WA = 751gr

WPI = 8700+751 = 9451gr

Masa de los insumos para la estandarización

CMC = 0.07% WPI = 6.61 gr

3

Wnéctar = 9150 gr

NÉCTAR Brix >11

WH2O

Q

Azúcar

°Brix: 99

WA: X

Producto Intermedio

°Brix: 11

pH: 3.32 (0.3gr/200gr dilución

WPI: 8700+X

Dilución

°Brix: 3.4

pH: 3.66

WD: 8700gr

PASTEURIZADOESTANDARIZACIÓN

Conservante = 0.03% WPI = 2.84 gr

Antioxidante ácido ascórbico = 0.03% WPI = 2.84 gr

Ácido cítrico = (8700*0.3)/200 = 12.75 gr

Balance de masa general

Hallando agua evaporada:

WPI = Wnéctar + Wh2o

9451 = 9150 + Wh2o

Wh2o = 301 gr

Balance de energía – Pasteurizado

Q = mCp∆T + mH2O λH2O

De la tabla de vapor de agua saturado el calor latente de vaporización es 548 kcal/kg a 85°C.

548 Kcal/kg x 4.18 kj/kcal = 2290.64 kj/kg

Cp piña = 3.89 kj / g°C

Q = - 9451 g (3.89 kJ/g °C)( 53)

+0.301kg (2290.64 kJ / kg) (1000J / kJ) + 9150 ( 3.89kJ/g °C)( 87.9)

Q =1869.64 kJ

4

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Materia Prima E Insumos

Insumos Nombre Cantidad(g) Porcentaje(%)Materia Prima Piña 8450 91.59%Endulzante / Edulcorante Azúcar Blanca 751 8.14%Regulador de acidez Ácido Cítrico 12.75 0.14%Estabilizante C.M.C 6.6157 0.07%Conservante Sorbato de Potasio / Benzoato de Sodio 2.8353 0.03%Antioxidante Ácido Ascórbico 2.8353 0.03%Total 9226.0363

Estandarización del Néctar

Dilución Pulpa: Agua

Pulpa: Agua --> 1:2Pulpa= 2.90kg, Agua= 5.800kg

Total = 8.700 kgRegulación de los grados *Brix

°Bx = 11%WA = 751gr

Regulación de Ph

Ácido cítrico = (8700*0.3)/200 = 12.75 gr

Regulación de Viscosidad (Adición de CMC)

CMC = 0.07% 9451 = 6.61 gr

5

Controles Fisicoquímicos Iniciales y Finales

Controles de la Materia PrimaControl Medida Instrumento / Equipo* Brix 8.4 Refractómetro

Ph 3.6 PotenciómetroControles del producto terminado

Control Medida Instrumento / EquipoBrix 11.8 RefractómetropH 3.5 Potenciómetro

Densidad 1.0672 Picnómetro

Evaluación Sensorial del Producto Terminado

Descriptor Sensorial PuntuaciónApreciación general 17

Color 5Olor 4

Sabor 4Textura 4

Índices de Producción

Control/Indicadores MedidaVolumen/envase 298.266 mlPeso Neto /Envase 318.31 grN° de Envases 28Peso Inicial 9226.03 gPeso final 8912.68Rendimiento de la MP respecto a la pulpa refinada 34.32%Rendimiento de la MP respecto al Producto final 105.47%Eficiencia del proceso

Productividad , producción media por hora

21.11 envases/Hora

Productividad, producción media por trabajadores

7 envases / trabajador

6

Control de los Parámetros de Operación

5. CONCLUSIONES

Durante el proceso de estandarización, se agregaron los aditivos

necesarios para regular los parámetros de dilución de sólidos solubles (º

Brix) y de ácido (pH). Sin embargo, para conocer los parámetros del

producto final fue necesario tomar una muestra finalizado el proceso de

pasterización ya que a partir de dicho punto las características

fisicoquímicas no variarían. A partir del análisis de dicha muestra, se

observó que el producto final cumplió con las características de pH y 0Brix

definidas previamente.

La actividad con menor rendimiento puesto que generó la mayor pérdida de

masa con respecto a la masa inicial fue el pelado debido a que la cáscara

de la piña y corazón, que no se utilizan en la elaboración del néctar,

representan un considerable porcentaje del peso de la fruta.

El rendimiento del proceso de pelado es mayor en procesos industriales en

comparación del obtenido durante el laboratorio ya que cuentan con

peladores industriales o, en otros casos, con personal experimentado para

el pelado.

7

Inicial Final Inicial Final Inicial FinalRecepción 8.45 8.45

Lavado / Desinfección 8.45 8.45 8.4 8.4 3.6 3.6 7´30´´Acondicionado 8.45 5.9 4.1 8.4 8.4 3.6 3.6 18´53´´

Escalado 5.9 5.6 0.3 8.4 8.4 3.6 3.6 21.2 84.8 3´20´´Procesado 5.6 5.45 0.15 8.4 8.4 3.6 3.6 2´Refinado 5.45 2.9 2.55 8.4 7.3 3.6 3.56 1´26´´

Estandarizado 2.9 9.48 7.3 11.11 3.56 3.51 57.7Pasteurizado 9.48 9.15 0.33 11.11 11.8 3.51 3.5 53 87.9 12´12´´

Envasado 9.15 9.15 11.8 11.8 3.5 3.5Enfriado 9.15 9.15 11.8 11.8 3.5 3.5

Masa inicial Masa finalProceso Merma

Control de pesos Parametros de ControlBrix PH Temperatura Tiempo

(min)

Durante todo el proceso hubo pérdidas de calor al ambiente lo que

ocasiona mayor costo en energía.

El tiempo de vida de los productos comerciales es mucho mayor que al

producto obtenido en el laboratorio dado que se le añade gran cantidad de

productos químicos con la finalidad de que se conserve mayor tiempo.

Es importante asegurar que se produzca el vacío durante el envasado y

enfriamiento del producto ya que este shock térmico permitirá evitar la

oxidación del producto con lo que se conservará la calidad del producto y

se prolongará su tiempo de vida

6. RECOMENDACIONES

Para reducir la pérdida de masa durante el pelado y, a la vez, disminuir el

tiempo dedicado a dicha actividad, es recomendable utilizar un pelador de

fruta.

Se recomienda emplear indumentaria que brinde mayor seguridad durante

la manipulación de equipos, herramientas, insumos que se encuentren a

temperatura elevadas reduciendo el riesgo de quemaduras.

Para reducir la pérdida de masa durante el pelado y, a la vez, disminuir el

tiempo dedicado a dicha actividad, es recomendable utilizar un pelador de

fruta.

Se recomienda emplear indumentaria que brinde mayor seguridad durante

la manipulación de equipos, herramientas, insumos que se encuentren a

temperatura elevadas reduciendo el riesgo de quemaduras.

Mantener un ambiente de trabajo ordenado y emplear los correctos

implementos de higiene y limpieza como mandiles, guantes, mascarillas,

etc.

8

Realizar los cálculos para la adición de los insumos con el mayor grado de

precisión posible. De esta manera, se logrará obtener un producto de

calidad que cumpla con las especificaciones requeridas.

Corroborar que los recipientes y tapas en donde será envasado el producto

se encuentren desinfectados

7. CUESTIONARIO

1) Balance de masa de cada operación

- RecepciónM Inicial=MFinal=8.45kg

- Lavado/Desinfección

M Inicial=MFinal=8.45kg

- Acondicionado

M Inicial=MFinal+Mmerma

8.45 kg = 5.9 kg + Mmerma

Mmerma=4.1kg

- Escaldado


5.9kg = 5.6 kg + Mmerma

Mmerma=0.3kg

9

Merma

Piña 5.9 kg Piña 8.7

kg

ACONDICIONADO

Merma


kg

ESCALDADO

- Procesado


5.6 kg = 5.45 kg + Mmerma

Mmerma=0.15kg

- Refinado


5.45 kg = 2.9kg + Mmerma

Mmerma=2.55kg

- Estandarizado

• Insumos a utilizar:

Agua = 2* Pulpa = 5.8 kg

Azúcar = 751 gr

CMC = 0.07% WPI = 6.61 gr

Conservante = 0.03% WPI = 2.84 gr

Antioxidante ácido ascórbico = 0.03% WPI = 2.84 gr

Ácido cítrico = (8700*0.3)/200 = 12.75 gr

Dilución= Pulpa + Agua

Dilución = 2.9 kg + 5.8 kg = 8.7 kg

Mdiluido+Minsumos=M final❑

10

Merma


kg

PROCESADO

Merma


kg

REFINADO


kg

ESTANDARIZADO

Insumos

8700 gr + 751 gr + 6.61 gr +2.84 gr+ 2.84 gr + 12.75 gr =M final

M final=9.48 kg

- Pasteurizado


9.48 kg = 9.15 kg + Mmerma

Mmerma=0.33kg

- EnvasadoM Inicial=MFinal=9.15kg

- EnfriadoM Inicial=MFinal=9.15kg

El Proceso con menor rendimiento es el acondicionado, ya que se retira la cascara de la piña y corazón. Una medida de mejorar el proceso es el de utilizar la merma para hacer agua de piña y ser reutilizada durante el proceso.

2) Balance de energía del proceso

- Escaldado



548 Kcal/kg x 4.18 kj/kcal = 2290.64 kj/kgCp piña = 3.89 kj / g°C

11

PASTEURIZADO

Merma

Diluido 9.15 kg Diluido

9.48 kg

Q = - 5900g (3.89kJ/g °C)( 21.2) +0.30kg (2290.64 kJ / kg)(1000J / kJ)

+5600 (3.89kJ/g °C)( 84.8)

Q =2047.814 Kj

- Pasteurización



548 Kcal/kg x 4.18 kj/kcal = 2290.64 kj/kgCp piña = 3.89 kj / g°C

Q = - 9451 g (3.89 kJ/g °C)( 53) +0.301kg (2290.64 kJ / kg)(1000J / kJ)

+ 9150 (3.89kJ/g °C)( 87.9)

Q =1869.64 Kj

3) Capacidad del proceso de cada actividad

4) Cuello de botella

Según el cuadro de capacidad por actividad el cuello de botella es la actividad de acondicionado, la cual consiste en trozar y retirar la cáscara y corazón de la piña.

En el laboratorio la actividad de acondicionado lo realizamos nosotros manualmente por lo que nos tomó un tiempo mayor, ya que no tenemos práctica, rapidez para pelar una piña. Para evitar el cuello de botella se recomendaría usar una máquina peladora de piñas cuya capacidad sea mayor a 67 kg/hora.

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ACTIVIDADES MASA KG TIEMPO CAPACIDAD KG/HORALAVADO 8.45 7'30'' 67.60ACONDICIONADO 8.45 18'53'' 26.85ESCALDADO 5.90 3'20'' 106.20PROCESADO 5.60 2' 168.00REFINADO 5.45 1'26'' 228.14PASTEURIZADO 9.48 12'12'' 46.62

5) Productividad en el trabajo

Número de botellas: 24Horas de trabajo: 4Número de trabajadores: 4

De acuerdo a las horas trabajadas:

244

=6 bothoras

De acuerdo al número de trabajadores:

244

=6 bottrabajador

6) Costo de producción

COSTO DE MATERIALES, INSUMOS Y OTROSITEM COSTO (S/. / kg)

Piña 1.5Azucar 2.8CMC 169Ácido Cítrico 24Sorbato de potasio 21Agua 0.001Botellas y tapas 40 en totalEnergia 0.4010 S/ / KW-h

COSTO FIJO MENSUALDepreciacion S/. 18.00Gastos administrativos S/. 80.00

COSTO DE MANO DE OBRAJefe de planta S/. 1 500.00Operario S/. 750.00

Total Kwh: 1.08834 Kwh

13

• Costo unitario: (1.5 x 8.45) + (2.8 x 0.751)+ (169 x 0.0066) + (24 x0.001275) + (21 x 0.00284 )+ (16.9 x 0.001) + 40 +

(0.4010 x 1.08834)

= 56.44 soles

• Costo total = 56.44 +¿) + ¿)

= 69.5 soles

• Costo total unitario (CTu) = 69.5/24 = 2.9 soles

7) Precio de venta y punto de equilibrio

• Precio de venta = 1.4 (CTu) = 4.1 soles

•Punto de equilibrio = 98.00

(Pvu−CTu)= 82 unidades

8. REFERENCIAS

14

Pontificia Universidad Católica del Perú, Facultad de Ciencias e Ingeniería, Sección Industrial. Manual de Laboratorio de Procesos Industriales 2015-0.

Pliego Tarifario Usuario Final , OSINERGMIN, http://www2.osinerg.gob.pe/tarifas/electricidad

Agraria.pe, http://www.agraria.pe/noticias/aumentan-los-ingresos-de-pina-al-mercado-mayorista.

Manual de Control de Gestión Industrial , versión 2011 Mercado Libre, www.mercadolibre.com.pe, Precio de CMC - Ácido Cítrico

– Sorbato de Potasio.

15

9. ANEXOS

DAP

OPERACIÓN

UNITARIA

Ope

raci

ónT

rans

port

e

Insp

ecci

ón

Ret

raso

Alm

acen

aje

Dis

tanc

ia

en m

etro

s

Tie

mpo

en

min

uto

s OBSERVACIONES

Almacén de materias

primas------ -------

Hacia área de lavado y

desinfección4 0’3”

Lavado y desinfectado 0 2´30” Se emplea lejía y agua

Espera0 5’00”

La fruta se sumerge en el

agua con lejia

Retirado del agua 0 0’3”

hacia el área de

acondicionado1 0’3”

corte de corteza y

corazón0 18’53”

hacia área de

escaldado5 0’30” Se emplea la marmita

se sumerge los trozos

0 0’30”

La marmita esta llena de

agua a altas

temperaturas

Espera0 3’20”

La espera se da hasta

llegar los 80 °C

Se retira la mezcla 0 0’3”

Hacia el área de

procesado1 0’3”

16

se coloca la mezcla en

el procesador0 0’3”

Se emplea un procesador

semi industrial

se retira la mezcla 0 2’00”

Hacia el área de

refinado1 0’3”

se coloca la mezcla 0 0’3” Se emplea la pulpeadora

se espera 0 1’26”

se retira la mezcla 0 0’3”

Hacia area de

estandarizado8 0’3”

Se coloca aditivos y se

mezcla0 5’00”

Los aditivos son pesados

y mezclados

Hacia marmita 10 0’3”

Se coloca la mezcla 0 0’3”

Se espera 0 12’12”

Se retira la mezcla 0 0’3”

Hacia mesa 5 0’3”

Se envasa las botellas 0 15’40”

Hacia fregaderas 1 0’3”

Se enfrian las botellas 0 5’00”

Se retira las botellas 0 0’3”

Hacia almacen 0 0’3”

Se almacenan las

botellas------ -------

TOTAL 36 1’19”35

17

Recepción

Selección

Lavado y Desinfección

Acondicionado

Escaldado

Procesado

Refinado

Estandarizado

Pasteurizado

Envasado

Enfriado

Almacenado

DOP

18

MERMA

MERMA

ADITIVOS

BOTELLAS Y CHAPAS

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Elaboración de Néctar de Fruta