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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

TESINA DE INVESTIGACIÓN

PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO QUÍMICO

TEMA:

“PLANTA PROCESADORA DE DESECHOS DE CAMARÓN Y CANGREJO PARA LA OBTENCIÓN DE QUITINA Y

EXTRACTO COLORANTE”

Autores:

Marcillo Zambrano Mauro Salomón

Vélez Alcívar María Karolina

Director del Proyecto:

Ing. Qco. José Rodríguez W

GUAYAQUIL – ECUADOR

2010 - 2011 INDICE GENERAL

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CAPITULO I 1

MATERIA PRIMA 1

1.1.- Camarón 1

1.1.1.- Anatomía 2

1.1.2.- Composición 2

1.2.- Cangrejo 4

1.2.1.- Anatomía 5

1.2.2.- Composición 6

CAPITULO II 7

PIGMENTOS 7

2.1.- Implicaciones de color 7

2.2.-Clasificacion de pigmentos naturales 8

2.3.- Astaxantinas 11

2.4.-Aplicaciones 13

CAPITULO III 15

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QUITINA Y QUITOSANO 15

3.1.- Estructura 15

3.2.- Propiedades 16

3.2.1.- Quitina 17

3.2.2.- Quitosano 18

3.3.- Aplicaciones 18

CAPITULO IV 20

INGENIERÍA DEL PROYECTO 20

4.1.- Diagrama de proceso para la quitina 21

4.1.1.- Recepción de la materia prima 22

4.1.2.- Acondicionamiento de la materia prima 22

4.1.3.- Pesado (materia prima) 22

4.1.4.- Lavado 23

4.1.5.- Molienda 23

4.1.6.- Cocción 24

4.1.7.- Desmineralización 25

4.2.- Diagrama de proceso para el extracto colorante 26

4.2.1.- Condensación 27

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4.2.2.- Centrifugación 27

4.2.3.- Evaporación 28

4.2.3.- Secado 28

4.2.4.- Pesado 28

4.3. Diagrama de proceso general de la planta 29

4.4.- Equipos 30

4.5.- Balance de materia y energía 30

CAPITULO V 47

5.1 ANÁLISIS ECONÓMICO DEL PRODUCTO 47

5.2 COSTO UNITARIO DEL PRODUCTO 56

CAPITULO VI 57

IMPACTO AMBIENTAL 57

CAPITULO VII 64

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 64

CAPITULO VIII 65

8.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 65

RESUMEN

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Aquí en Ecuador tenemos un gran mercado de estos dos crustaceos lo cual son

consumidos de manera masiva en el pais; tenemos por un lado el mercado de

camarones el cual la gran parte de todo estos son producidos para el mercado

internacional ya que nuestro camaron tiene gran acojida en el exterior lo cual nos

hace ser los primero en america latina, por otro lado tenemos al cangrejo que es el

crustaceo que se comsume en mayor volumen por el mercado interno y el cual

genera un gran volumen de desechos (exoesqueleto) lo cual no es aprvechado y

termina desperdiciandose en botaderos.

El exoesqueleto de los crustaceos es una cubierta externa producida por la actividad

secretora de las células epidérmicas. El exoesqueleto está compuesto por el

polisacárido quitina, un polímero formado por cadenas rectas y simples (no

ramificadas) de N-acetil-2-D-glucosamina, un monosacárido que incluye nitrógeno

en su composición. En algunos casos el exoesqueleto aparece calcificado,

reforzado por la aposición de carbonato cálcico; es el caso de muchos crustáceos,

como los cangrejos o las langostas. Ademas la quitina por medio de la

desacetilacion podemos obtener el quitosano.

INTRODUCCION

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El aprovechamiento de estos desechos constituye una oportunidad de desarrollo

industrial, y a la vez, una solución inteligente para el problema ambiental que los

mismos

generan.

Si los caparazones de camarones y cangrejos se aprovecharan íntegramente, se

podrían captar nuevos ingresos a beneficio de nuestro país, dado que esta materia

prima esta siendo utilizada a escala industrial, con muy buenos resultados, en

EEUU, Japón, Noruega, España, China, Chile, entre otros.

La quitina es un polímero natural que se clasifica dentro del tipo polisacárido,

considerado a menudo como un derivado de la celulosa por sus características,

pero con ciertas diferencias en su estructura molecular. La quitina e blanca dura

inelástica y es la mayor fuente de contaminación superficial de las áreas cercanas al

mar. El quitosano es un derivado de la quitina, este es un polímero con propiedades

tales como biocompatibilidad, biodegradabilidad, toxicidad nula, etcétera.

La quitina y el quitosano son elementos orgánicos producidos por invertebrados de

agua dulce. En el medio salado son producidos fundamentalmente por crustáceos.

La quitina es un biopolímero de N-acetilglucosamina y residuos de glucosamina que

se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza, y constituye la segunda

sustancia más abundante en la misma, luego de la celulosa. Es un polisacárido no

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tóxico y biodegradable que forma una sustancia cornea y es el principal

constituyente de exoesqueleto de insectos, crustáceos y arácnidos.

El quitosano se encuentra en ciertos hongos pero se lo obtiene, por lo general,

desacetilando la quitina. Es el único biopolímero natural catiónico (con cargas

positivas).

Posee excelentes propiedades como ser: antifúngico, antivirósico,

biocompatible, biodeagrable, antimicrobiano, no tóxico, emulsionante,

absorbente de grasas, adsorbente de metales contaminantes, filmogénico, etc,

que hacen que sea considerado de gran aplicación en distintos campos de la

industria. Estos crustáceos también contienen en su estructura el colorante

característico de ellos que es la axaxantinas; el cual les da su coloración rojo-

anaranjado característicos de ellos, el cual lo hace un producto bastante llamativo

ya que los colorantes naturales cada vez son más solicitados y empleados en la

industria sobre todo las alimenticias.

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OBJETIVO

General

Realizar el estudio para la creación de una planta que aproveche los desechos de

estos crustáceos tales como el camarón y el cangrejo, la cual en muchas veces es

desperdiciada en especial los caparazones de los cangrejos.

Especifico

Diseñar un proceso para la obtención de productos tales como quitina y extracto

colorante que tienen gran cantidad de aplicaciones en diferentes áreas de la

industria.

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Muchos de nosotros tenemos sueños o

ambiciones que esperamos satisfacer

algún día.

Agradecemos a toda nuestra familia,

que de alguna manera ayudan a cumplir

nuestras metas y nos guían hacia un

mejor futuro.

Marcillo Zambrano Mauro Salomón Vélez Alcívar María Karolina

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CAPITULO I

1.- MATERIA PRIMA

1.1 CAMARÓN

El camarón o quisquilla es un crustáceo del orden de los decápodos. Viven tanto en

aguas dulces como saladas, así como en regiones templadas y tropicales o frías y

gélidas. Habita en aguas poco profundas, cerca del fondo, donde se alimenta de

plantas y pequeños animales. Ciertas especies son pelágicas y viven en aguas

abiertas, a veces a profundidades de hasta 5 kilómetros.

Los camarones en sus diferentes especies son criaturas relativamente abundantes

en los cuerpos de agua dulce o salada en todo el mundo, lo cual los convierte en un

importante recurso pesquero y alimenticio.

Prácticamente cada país posee recetas y formas particulares para preparar y

consumir estos crustáceos. Si existe algún punto en común, es que para

consumirlos se procede a su cocimiento y que es común que se elimine la cabeza,

la coraza corporal, las aletas anteriores y posteriores, todas ellas partes ricas en

quitina y por ello indigestas.

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1

También es común que se destripe antes de consumirlo, pues en este grupo de

especies los intestinos son fácilmente reconocibles, aun antes del cocimiento, como

una línea oscura que corre longitudinalmente por la parte alta del cuerpo y cola.

1.1.1 ANATOMÍA

Suelen ser transparentes, de color verde o castaño. Tienen el abdomen grueso y

musculoso, el cual contraen de forma brusca cuando realizan sus rápidos

desplazamientos de huida hacia atrás. El camarón común europeo se encuentra en

abundancia en las playas de arena. Tiene un tamaño promedio de 10 cm. de largo y

es muy valorado por su exquisitez.

1.1.2 COMPOSICIÓN

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Grupo Moluscos y crustáceos

Porción comestible 1,00

Agua (ml) 63,70

Energía (Kcal) 121,00

Carbohidratos (gr) 4,20

Proteínas (gr) 26,50

Lípidos (gr) 1,60

Colesterol (mgr) 170,00

Sodio (mgr) 150,00

Potasio (mgr) 293,00

Calcio (mgr) 117,00

Fósforo (mgr) 240,00

Hierro (mgr) 2,50

Retinol (mg) 17,00

Ácido ascórbico (C) (mgr) 0,00

Riboflavina (B2) (mgr) 0,03

Tiamina (B1) (mgr) 0,01

Ácido fólico (microgr) 0,00

Cianocobalamina (B12) (microgr) 1,00

Fibra vegetal (gr) 0,00

Ácidos Grasos Poliinsaturados (gr) 0,00

Ácidos Grasos Monoinsaturados (gr) 0,00

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1.2 CANGREJO

Se llama cangrejos a diversos crustáceos del orden de los decápodos. Este orden,

caracterizado por tener cinco pares de patas, incluye a los crustáceos de mayor

tamaño, como langostas, gambas y camarones, además de a las diversas formas

que se llaman cangrejos.

Lo que tienen en común todos los llamados cangrejos es su carácter bentónico, es

decir que viven vagando sobre el fondo. Sólo algunas especies de la superfamilia

Portunoidea han desarrollado secundariamente un hábito nectónico, es decir, viven

nadando entre dos aguas en vez de en el fondo. Otro rasgo común, compartido con

algunos otros decápodos, es que el primer par de patas locomotoras se ha

convertido evolutivamente en un par de pinzas, que emplean para la captura y

manipulación del alimento, para el cortejo, o para la disputa territorial.

Existen más de 4.000 especies de animales que son o pueden ser llamados

cangrejos. La mayoría viven cerca o dentro del agua, aunque algunos solo van al

agua para reproducirse. Los cangrejos no suelen ser grandes nadadores, sino que

se desplazan por el fondo sobre sus patas, y en muchos casos son capaces de

transitar fuera del agua e incluso de trepar por las palmeras.

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4

1.2.1 ANATOMÍA

Como artrópodos que son, los cangrejos están dotados de un exoesqueleto cuyo

componente principal es la quitina, el cual en su caso adquiere a menudo el carácter

de un verdadero caparazón, porque suele estar mineralizado con carbonato cálcico.

Como para el resto de los artrópodos, el crecimiento requiere de una muda del

exoesqueleto, ocasión que muchas especies aprovechan para la reproducción.

En general, la cabeza está fusionada con una serie de segmentos torácicos

formando una región llamada cefalotórax, que va seguida del abdomen. Parte o la

totalidad del cuerpo suele estar cubierta por una coraza llamada caparazón. En la

cabeza hay dos pares de órganos sensoriales (antenas) y un par de mandíbulas,

detrás de las cuales hay otros dos pares de maxilas. La cabeza suele llevar un par

de ojos compuestos, un ojo impar o ambas cosas.

El caparazón sirve a menudo como cubierta protectora de las branquias, que forman

parte de las extremidades. Algunas extremidades pueden formar pinzas (quelas).

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1.2.2 COMPOSICIÓN

Grupo Moluscos y crustáceos

Porción comestible 0,44

Agua (ml) 75,40

Energía (Kcal) 124,00

Carbohidratos (gr) 0,00

Proteínas (gr) 19,50

Lípidos (gr) 5,10

Colesterol (mgr) 172,00

Sodio (mgr) 1000,00

Potasio (mgr) 110,00

Calcio (mgr) 30,00

Fósforo (mgr) 176,00

Hierro (mgr) 1,30

Retinol (mg) 0,00

Ácido ascórbico (C) (mgr) 0,00

Riboflavina (B2) (mgr) 0,15

Tiamina (B1) (mgr) 0,10

Ácido fólico (microgr) 20,00

Cianocobalamina (B12) (microgr) 10,00

Fibra vegetal (gr) 0,00

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CAPITULO II

2.- PIGMENTOS

Un pigmento es un material que cambia el color de la luz que refleja como resultado

de la absorción selectiva del color. Este proceso físico es diferente a la

fluorescencia, la fosforescencia y otras formas de luminiscencia, en las cuales el

propio material emite luz. Muchos materiales selectivamente absorben ciertas ondas

de luz, dependiendo de su longitud de onda. Los materiales que los seres humanos

han elegido y producido para ser utilizados como pigmentos por lo general tienen

propiedades especiales que los vuelven ideales para colorear otros materiales. Un

pigmento debe tener una alta fuerza teñidura relativa a los materiales que colorea.

Además debe ser estable en forma sólida a temperatura ambiente.

Los pigmentos son utilizados para teñir pintura, tinta, plástico, textiles, cosméticos,

alimentos y otros productos.

2.1 IMPLICACIONES DE COLOR

Kanner (1978) menciona que el color es una propiedad de la materia directamente

relacionada con el espectro de la luz, por lo cual, puede medirse físicamente en

términos de su energía radiante o intensidad, y por su longitud de onda. El ojo

humano sólo lo percibe cuando su energía corresponde a una longitud de onda que

se encuentra en el intervalo de 380 a 780 nm. De acuerdo a lo anterior, la definición

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7

de color es: la parte de la energía radiante que el ser humano percibe mediante las

sensaciones visuales que se generan por la estimulación de la retina del ojo.

El color es, junto con la calidad microbiológica, y el sabor en caso de los alimentos,

uno de los parámetros principales con los que se evalúa un producto biológico. Sin

embargo, no importa cual sea su calidad, nadie lo aceptará si no tiene el color

adecuado. Actualmente se tiene el reto de sustituir colores sintéticos por naturales

(Pszczola, 1998). En la industria alimentaria, el color es el atributo que se aprecia al

primer impacto, los pigmentos se usan como aditivo, pues no son los constituyentes

esenciales (Badui, 1999).

2.2 CLASIFICACIÓN DE PIGMENTOS NATURALES

Los tipos de pigmentos en vegetales son:

Cloroplastos

Carotenos

Xantofilas

Leucoplastos

Licopeno

Cromoplastos

Pigmentos: Los plastidios son organelos citoplasmáticos típicos de los vegetales y

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están rodeados por una Membrana Plasmática. Se originan por autoduplicación o a

partir de proplastidios, que también se autoduplican.

Los plastidios se clasifican según su color o su contenido.

Color:

1.- Leucoplastos: Blancos o incoloros.

2.- Cloroplastos: Verdes por la presencia de Clorofila.

3.- Cromoplastos: De color distinto del verde. Son de color Rojo, Anaranjado o

Amarillo.

Cualquiera de estos plastidios puede transformarse en otro por la pérdida o

adquisición de un Pigmento. Por ejemplo en un tomate verde los Cloroplastos se

transforman en Cromoplastos durante la maduración y adquieren color ROJO y los

Cloroplastos de una hoja mantenida largo tiempo en la oscuridad pierde su color,

transformándose en Leucoplastos.

Por el contenido:

1.- Los plastidios fotosintéticos o cloroplastos en los que a veces, la clorofila está

enmascarada por otros pigmentos.

2.- Los Plastidios que contienen el pigmento no fotosintético caroteno se llaman

cromoplastos.

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3.- Los plastidios incoloros se llaman amiloplastos si contienen almidón.

4.- Proteinoplastos si tienen proteínas.

5.- Elaioplastos cuando almacenan aceites.

La clorofila es un pigmento liposoluble o soluble en solventes orgánico. La Clorofila

contiene caroteno y xantofila (es un caroteno oxidado). La clorofila es destruida

fácilmente por los ácidos, dando una feofitina, de color castaño y que es

parcialmente responsable de los colores otoñales de las hojas.

Los cromoplastos son plastidios que contienen pigmentos liposolubles, distintos de

la clorofila. Contienen carotenos o sus derivados. Son fotosintéticamente inactivos y

presentan distintas tonalidades de amarillos y rojos.

Los leucoplastos se hallan en células adultas no expuestas a la luz (rizomas,

tubérculos) o en células jóvenes, originando luego cromoplastos o cloroplastos. Se

clasifican, por su contenido en amiloplastos, elaioplastos y proteinoplastos.

El color del pigmento está dado por la longitud de onda no absorbida, pero si

reflejada.

Los pigmentos negros absorben todas las longitudes de onda que les llega mientras

que los pigmentos blancos reflejan toda la energía que les llega, es decir, los

pigmentos tienen un espectro de absorción característico de cada uno de ellos.

El color verde presente en los vegetales es debido a la presencia de 2 pigmentos

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estrechamente emparentados llamados clorofila Q y clorofila B, que se encuentran

en todas las plantas con semilla, helechos, musgos y algas. Pueden formarse en las

raíces, tallos, hojas y frutos a condición de que estos órganos estén situados por

encima del suelo y queden expuestos a la luz. También aunque aparentemente

falten en algunas hojas de color rojo o amarillo, cuando se extraen las otras

sustancias colorantes de estas, puede comprobarse incluso allí la presencia de las

clorofilas, que estaban enmascaradas por los demás pigmentos.

La distribución de los colores en el espectro está determinada por la longitud de

onda de cada uno de ellos. El hecho de que podamos ver los diferentes colores se

debe a que el ojo humano es un fotodetector de las longitudes de onda que originan

los distintos colores y que pertenecen al espectro electromagnético generado por el

sol denominado luz visible.

Los tipos de pigmentos en animales son:

Melanina, que le da el color al cabello y piel.

Hemoglobina, que le da el color rojo a la sangre de los vertebrados.

Hemolinfa, que le el color característico de la llamada sangre de los

Invertebrados.

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2.3 ASTAXANTINAS

Astaxantina es un carotenoide, perteneciente a la serie fitoquímica de los terpenos.

Se clasifica como una xantófila.

Esta xantófila se extrajo originalmente del cangrejo de río Astacus astacus. Como

muchos carotenoides, es un pigmento liposoluble coloreado. Astaxantina se puede

encontrar en microalgas (Haematococcus pluvialis), levaduras (Xanthophyllomyces

dendrorhous), salmón, trucha, crustáceos (Pandanus borealis, krill) y plumas de

algunas aves.

Astacus

Se había propuesto una unión en el anillo beta ionona con la parte hidrofóbica de

actinomiosina de salmón, pero hay otros factores incluyendo el metabolismo en el

hígado relacionados con el efecto de pigmentación: todo la E-astaxantina se

acumula selectivamente en la sangre y musculo del salmón pero no en especies no

pigmentadas. Un receptor lipoproteico sería el factor limitante en el metabolismo y

transporte del pigmento.

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2

La astaxantina, a diferencia de algunos carotenoides, no se convierte a Vitamina A

(retinol) en el cuerpo humano. Demasiada Vitamina A es tóxica para los humanos,

pero la astaxantina no. Sin embargo, es un potente antioxidante; unas 10 veces más

que otros carotenoides.

2.4 APLICACIONES

Aprobado como colorante del alimento (o añadido del color) para aplicaciones

específicas en los alimentos del animal y de los pescados.

La astaxantina se utiliza como un suplemento de la alimentación para los salmones,

los cangrejos, el camarón, los pollos y la producción del huevo. Sin importar la

fuente, la astaxantina proporciona algunas ventajas importantes más allá de la

coloración. También se ha encontrado para ser esencial para el crecimiento y la

supervivencia apropiados.

Para los mariscos y los animales

El uso primario de la astaxantina sintética está hoy como añadido del pienso para

impartir la coloración, éste incluye salmones y las yemas de huevo granja-

levantados. En ese, los pigmentos sintéticos del carotenoide (es decir, amarillo, rojo

coloreado o anaranjado) representan cerca de 15-25% del coste de producción de

alimentación comercial de los salmones. Hoy, esencialmente toda la astaxantina

comercial para la acuacultura se produce sintético de fuentes petroquímicas.

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Para los seres humanos

Actual, el uso primario para los seres humanos está como suplemento del alimento.

La investigación demuestra que debido a la actividad antioxidante potente de la

astaxantina, él puede ser beneficioso en enfermedades cardiovasculares, inmunes,

inflamatorias y neurodegenerative. La investigación apoya la asunción que protege

tejidos del cuerpo contra daño oxidativo. También cruza la barrera blood-brain, que

pone a disposición el ojo, el cerebro y el sistema nervioso central para aliviar la

tensión oxidativa que contribuye al ocular, y enfermedades neurodegenerative tales

como glaucoma y Alzheimer.

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CAPITULO III

3.- QUITINA Y QUITOSANO

La quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los

hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos,

insectos) y algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios). La

primera persona que consiguió describir correctamente su estructura química fue

Albert Hofmann.

El quitosano es un tipo de fibra procesada químicamente de los caparazones de los

crustáceos. Al igual que otros tipos de fibra como el salvado de avena, el quitosano

no es bien digerido por el cuerpo humano. Conforme pasa a través del tracto

digestivo, parece que tiene la habilidad de pegarse con las grasas consumidas y

sacarlas en las heces. Por esta razón, ha sido probado como un agente para

disminuir el colesterol y reducir el peso.

3.1 ESTRUCTURA

La quitina presenta similitudes con la de la celulosa; la diferencia entre sus cadenas

radica en el segundo carbono, el cual presenta un grupo acetamida en la quitina y

un grupo hidroxilo en la celulosa. Básicamente la quitina es un polímero de cadena

lineal formado por poli[β-(1-4)-2-acetamida-2-desoxi-D- glucopiranosa], con un peso

molecular alto.

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5

El quitosano es el producto parcialmente desacetilado de la quitina. Es un

polisacárido catiónico lineal compuesto por unidades de ß-(1-4)-2-desoxi-2- amino-

D-glucopiranosa (D-glucosamina) y ß-(1-4)-2-desoxi-2-acetamido-D-glucopiranosa

(N- acetil-D-glucosamina); presenta una configuración helicoidal tridimensional

estabilizada mediante de enlaces de hidrógeno entre los monómeros que lo forman.

3.2 PROPIEDADES

La quitina es un compuesto biodegradable no tóxico, insoluble en agua y soluble en

la mayoría de solventes orgánico. Son solventes efectivos de la quitina: N,N

dimetilacetamida con 5 % de cloruro de litio, hexafluoroisopropanol, sesquihidrato de

hexafluoroacetato, cloroalcoholes (2-cloroetanol), ácidos minerales concentrados y

en ácido fórmico anhídrido (Muzzarelli,1977). Se puede d.espolimerizar mediante el

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uso de ácidos fuertes. Su calor específico es de 0.373 +/- 0.03 cal/g/OC. La

higroscopicidad de la quitina es similar a la de fibras de celulosa, aunque su

superficie es menos activa y permeable al agua que la de las fibras de celulosa

(Hirano, 1986).

Las propiedades de la quitina pueden ser modificadas mediante la

microcristalización, la quitina microcristalina absorbe considerablemente más agua

que la celulosa microcristalina. El intervalo de absorción de humedad de los

polímeros varía desde 325 a 440 % (p/p), estas diferencias se explican por la

cristalinidad de los productos, la cantidad de grupos formadores de sales, así como

por la cantidad de proteína remanente.

La quitina microcristalina demostró buenas propiedades de emulsión 900+/-47 m1

aceite/g utilizando sonicación para producir la emulsión; produce dispersiones más

estables que la celulosa microcristalina bajo condiciones de almacenamiento a

temperatura ambiente, ciclos de congelado y descongelado, y esterilización por lo

que se ha propuesto su uso como estabilizante y espesante. Se ha observado que

la adición de quitina microcristalina a diferentes niveles de agua, incrementa el

volumen de la masa en la fabricación de panes a partir de mezclas de trigo y papa,

debido a sus características surfactantes que ayudan a superar la depresión de

leudancia, que se genera cuando se agregan proteínas de papa a harina de trigo

(Knorr, 1984).

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La pirolisis de la quitina a altas temperaturas (aproximadamente 900ºC) produce un

gran número de compuestos de sabor. La fracción pirolizada puede dividirse en

cuatro grupos (Knorr, 1984): fracción ácida que produce: ácido fórmico, acético,

propiónico, isobutirico, butírico; fracción fenólica que produce: fenol, O-cresol,

xilenol; fracción neutra que produce: tolueno, xileno, naflaleno; y fracción básica que

produce: picolinas, pirazinas, piridinas y quinolinas.

El quitosan es un sólido blanco amorfo, insoluble en agua, soluble en los ácidos,

cuya estructura cristalina es sustancialmente la de la quitina purificada original.

3.3 APLICACIONES

Actualmente la tendencia consiste en la producción de derivados de valor agregado

como por ejemplo aquellos usados en la industria cosmética, farmacéutica,

alimenticia y medicina.

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CAMPOS DE

APLICACIÓN USOS

Tratamiento de

aguas y efluentes

industriales

Remoción de iones metálicos y pesticidas: remoción de

fenoles, radioisótopos, PCBs y colorantes, recuperación de

materiales sólidos de la industria alimenticia (proteínas,

polisacáridos, etc).

Fabricación de

papel Tratamiento de superficies, papel fotográfico.

Medicina

Grasas, algodón, contenedor artificial de sangre, control de

colesterol, inhibidor tumoral, membranas, inhibición de placas

dentarias, cicatrización de heridas, piel artificial, tratamientos

de enfermedades óseas, lentes de contacto, membranas de

diálisis, bolsas de sangre, anticoagulante.

Cosmética Maquillaje, esmalte de uñas, loción de baño, cremas,

dentrífico.

Biotecnología Inmovilización de enzimas y células, separación de proteínas,

cromatografía, recuperación celular.

Agricultura Recubrimientos de semillas y frutas (film), fertilizante,

funguicida, antivirósico.

Alimenticia

Remoción de colorantes, conservantes, estabilizante de color,

exaltador del sabor natural, preservante, antioxidante,

emulsionante, aditivo de alimentos para animales.

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CAPITULO IV

4.- INGENIERÍA DEL PROYECTO

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4.1 DIAGRAMA DE PROCESO PARA LA QUITINA

-

Lavado

Trituración

Residuos de

cangrejo

Cocción

Residuos de

camarón

Lavado

Cocción

Centrifugación

Desmineralización

Filtrado

Secado

QUTINA

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1

4.1.1 Recepción de materia prima

La materia prima principal en el proceso es la cabeza de camarón y caparazones de

cangrejo, esta se recibe de las plantas empacadoras de camarón y exportadoras de

camarón sin cabeza y los caparazones de cangrejo de los lugares de mayor

consumo del crustáceo que lavan al animal completo con agua de mar. La cabeza

de camarón es transportada a la planta y recibida en el almacén en contenedores.

4.1.2 Acondicionamiento de la materia prima

Consiste en el lavado con agua de los caparazones a procesar y separación de la

masa que pueda quedar adherida a los mismos. Posteriormente se procede a su

molienda hasta el tamaño de partículas adecuado para la extracción, que

generalmente es de varios milímetros.

4.1.3 Pesado (materia prima)

AI comenzar un nuevo lote, la cabeza de camarón es pesada en una báscula para

llevar un control adecuado de la materia prima a procesar. Por medio de paleo, la

materia prima es colocada en la banda vibratoria para su lavado.

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4.1.4 Lavado

Se realiza un lavado por medio de aspersores colocados en la parte superior de la

banda vibratoria perforada. El objetivo de las perforaciones es eliminar fácilmente

el exceso de agua y lo que ésta arrastre. Dicha banda descarga en un recipiente de

colocado por debajo de ésta, el cual sirve para contener momentáneamente la

cabeza recién lavada antes de ser paleada al interior de la quebradora de martillos.

Para cuando se tenga un exceso de materia prima, debido principalmente a la

temporada de veda o a cualquier otro imprevisto, la cabeza de camarón lavada se

transporta hacia el cuarto de enfriado donde se mantendrá congelada hasta su

utilización.

4.1.5 Molienda

Para llevar a cabo una buena extracción es necesario disminuir el tamaño de

partícula, así que se procederá a partir la cabeza de camarón en fragmentos de 1

cm2 con un grosor promedio de 1 mm para lo cual se utiliza una quebradora de

martillos. Posteriormente las cabezas son transportadas hacia los tanques de

extracción por medio de una banda de cangilones y una banda transportadora.

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4.1.6 Cocción

Cada extracción se lleva a cabo en el evaporador el cual funciona con una corriente

de hidróxido de sodio para arrastrar al colorante (también arrastra las proteínas por

q estas están ligadas al colorante). La banda transportadora deposita la cabeza de

camarón procedente de la molienda dentro del evaporador, ésta se mezcla con el

hidróxido de sodio, el cual esta mezcla se mantiene en constante agitación para

ayudar a la estabilidad de la mezcla.

El procedimiento más comúnmente utilizado para desproteinizar consiste en tratar

los caparazones de los crustáceos con una solución acuosa diluida de NaOH a

temperatura más bien alta (65-100ºC), con el fin de disolver la proteína. El tiempo de

tratamiento suele variar entre media hora a 72 horas. En ocasiones se prefiere

realizar dos tratamientos consecutivos por tiempos cortos. Hay que tener en cuenta

que tratamientos por largo tiempo o a temperaturas muy altas pueden provocar

ruptura de las cadenas y la desacetilación parcial del polímero. También se han

utilizado otros agentes para extraer la proteína, entre los cuales se mencionan los

siguientes:

Na2CO3, NaHCO3, KOH,

K2CO3, Ca (OH)2, Na2SO3, NaHSO3, Na3PO4 y Na2S

Pág

ina3

4

Los procesos de desproteinización usando extractos enzimáticos o enzimas

aisladas y fermentaciones microbiológicas se han probado con relativo éxito, pero la

alternativa del tratamiento enzimático/microbiológico, además de consumir largo

tiempo, suele dejar de 1-7% de proteína residual.

4.1.7 Desmineralización

El principal componente inorgánico de los caparazones de los crustáceos es el

CaCO3, el cual se suele eliminar empleando soluciones diluidas de HCl (hasta 10%)

a temperatura ambiente, aunque también se han utilizado otros ácidos (HNO3,

CHOOH, HNO3, H2SO4, y CH3COOH). La concentración del ácido y el tiempo de

tratamiento dependen de la fuente, pero deben evitarse los tratamientos a

temperaturas más altas, que provocan la degradación del polímero. Un tratamiento

alternativo para disminuir la degradación consiste en el empleo del agente

acomplejante EDTA (ácido etilendiaminotetracético).

Pág

ina3

5

4.2 DIAGRAMA DE PROCESO PARA EL EXTRACTO COLORANTE

Residuos de

cangrejo

Trituración

Lavado

Cocción

Residuos de

camarón

Lavado

Cocción Centrifugación

Evaporación

Secado

EXTRACTO-PROTEICO

Pág

ina3

6

El extracto es un líquido compuesto en un 90% por hidróxido de sodio, el cuál debe

ser evaporado.

El líquido entra a una presión de 3 atm al evaporador, y el vapor temperatura de

150 ° C y una presión de 4.5 atm. El calor proporcionado por éste es utilizado para

evaporar el solvente. Los vapores de hidróxido de sodio salen a una temperatura de

90 °C y una presión de 3 atm hacia el condensador.

4.2.1 Condensación

La corriente proveniente del evaporador que viene a 3 atm de presión y una

temperatura de 90° C se colecta en un condensador de carcaza y tubos y se enfría

por medio de agua hasta 50° C. La corriente de condensado se conduce hacia el

separador de fases.

4.2.2 Centrifugación (Separación de fases)

La corriente que proviene del condensador con una presión de 3 atm y una

temperatura de 50 ° C, entra al separador de fases donde el aire es purgado fuera

del aparato y el agua es eliminada hacia la corriente de aguas residuales luego de

ser decantada (tiempo aproximado de decantación: 40 minutos).

El hidróxido de sodio que queda dentro del separador es ajustado al volumen

requerido para una nueva extracción mediante la adición de solvente nuevo del

Pág

ina3

7

tanque de almacenamiento y finalmente, se bombea de regreso al tanque de

extracción.

Es necesario ajustar al volumen de solvente porque aproximadamente, el 1% de

hidróxido de sodio se pierde durante el proceso.

4.2.3 Evaporación

Una vez separada la parte liquida de la etapa de centrifugado se procede a

evaporar a 100°C para separar el extracto-proteico por diferencia de puntos de

ebullición.

4.2.4 Secado

Una vez eliminado el NaOH en el producto se procede a atomizar el producto

mediante un secador spray para así poder tener un producto mas estable como lo

es un polvo.

4.2.5 Pesado

Conforme va saliendo del secador, el pigmento es pesado y almacenado en sacos

de su respectiva presentación. Los sacos de astaxantina solida se llevan al almacén

general.

Pág

ina3

8

4.3 DIAGRAMA DE PROCESO GENERAL DE LA PLANTA

Cisterna

P-14

P-15 P-17 P-18

Na

OH

Dilu

cio

n

HC

l

Dilu

cio

n

Na

OH

HC

l

Caldero

Combustible

Abl

an

da

dorResiduos de

cangrejo

Residuos de

camarón

Lavado

Lavado

Cocción con

NaOH

Cocción con

NaOH

Molienda

Desmineralización

Lavado de HCl

Secado spray

Evaporación de

NaOH

Secador

rotatorio

Tolva de

QUITINA

COLORANTE-PROTEICO

Centrifugación

Agua

tratada

Pág

ina3

9

4.4 EQUIPOS

EQUIPO CANTIDAD

Trituradora 1

Banda transportadora 3

Marmita 1

Desmineralizador 1

Declorador 1

Secador rotatorio 2

Envasadoras 2

Tanques de almacenamiento 8

Caldera 1

Separador de fases 1

4.5 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

Análisis químico y valores de tasa de eficiencia proteica (PER) de camarón y

cangrejo.

Pág

ina4

0

COMPONENTES CAMARÓN CANGREJO MEZCLA

Humedad (%) 72.10 ± 0.20 42.50 ± 0.31 ---

Proteína cruda (%) 44.12 ± 0.79 19.08 ± 0.21 31.5

Lípidos (% m. sa) 8.39 ± 0.80 0.85 ± 0.06 ---

Cenizas (% m. s.) 29.03 ± 0.43 30.68 ± 0.31 21.75

Quitina

(%m. s. caparazones

desproteinizados)

40.40 ± 0.48 29.60 ± 39.10b 35

Carotenoides (ug/g) 147.70 ± 2.50 139.90 ± 2.00 11.75

Valor PERc 2.79 – 2.88 2.30 ± 2.42 ---

a Materia seca.

b Dependiendo de la sección del cuerpo del cangrejo.

c Tasa de eficiencia proteica.

Pág

ina4

1

Balance materia

TRITURADORA

COCCIÓN

Relación Alcali (NaOH) - Residuo 1.5:1

Cantidad NaOH 150 Kg:

150 Kg NaOH x 2 Kg NaOH

100 Kg NaOH (sol.) = 3 Kg NaOH

Residuos de cangrejo 100 Kg

5 Kg H2O

Residuos de cangrejo 100 Kg

5 Kg H2O

Reducción de Tamaño

Extracción de proteínas

Residuos de cangrejo Proteína 19 Kg Cenizas 30 Kg Quitina 30 Kg Extracto 21 Kg Agua 5 Kg

Total 100 Kg

Cenizas 30 Kg Quitina 30 Kg NaOH (2 %) 1,5 Kg Agua 5 Kg

NaOH (2 %) 150 Kg

NaOH (2 %) 153,5 Kg Proteína 19 Kg Extracto 21 Kg

Pág

ina4

2

Cantidad NaOH comercial 98 %:

3 Kg NaOH x 100

98 = 3,0612 Kg NaOH

150 Kg NaOH (2 %) – 3,061 Kg NaOH = 146,939 Kg H2O

LAVADO

Relación óptima H2O - Kg residuo desproteinizado 20:1

61,5 Kg residuo x 20 Kg H2O

1 Kg residuo = 1230 Kg H2O

Cenizas 30 Kg Quitina 30 Kg NaOH (2 %) 1,5 Kg

Total 61,5 Kg

Cenizas 30 Kg Quitina 30 Kg

Eliminación de base

H2O 1230 Kg

H2O 1230 Kg NaOH (2 %) 1,5 Kg

Pág

ina4

3

COCCIÓN

Relación Álcali (NaOH) – Residuo 1.5:1

Cantidad de NaOH 150 Kg:

150 Kg NaOH x 2 Kg NaOH

100 Kg NaOH (sol.) = 3 Kg NaOH

Cantidad NaOH comercial 98 %:

3 Kg NaOH x 100

98 = 3,06 Kg NaOH

150 Kg NaOH (2 %) – 3,061 Kg NaOH = 146,939 Kg H2O

Residuos de cangrejo Proteína 26 Kg Cenizas 29 Kg Quitina 32 Kg Extracto 13 Kg Agua 5 Kg

Total 100 Kg

Cenizas 29 Kg Quitina 32 Kg NaOH (2 %) 1,5 Kg

Extracción de proteínas

NaOH (2 %) 150 Kg

NaOH (2 %) 153,5 Kg Proteína 26 Kg Extracto 13 Kg

Pág

ina4

4

LAVADO

Relación óptima H2O – Kg residuo desproteinizado 20:1

62,5 Kg residuo x 20 Kg H2O

1 Kg residuo = 1250 Kg H2O

DESMINERALIZADOR

Se unen las dos corrientes, tanto la del cangrejo como la del camarón para el

aprovechamiento del HCl y no tener muchos gastos.

Cenizas 29 Kg Quitina 32 Kg NaOH (2 %) 1,5 Kg

Total 62,5 Kg

Cenizas 29 Kg Quitina 32 Kg

Eliminación de base

H2O 1250 Kg

H2O 1250 Kg NaOH (2 %) 1,5 Kg

Pág

ina4

5

Relación ácido - residuo 2:1

1 N HCl x 1 Eq-g

1 x

36,45 g

1 Eq-g x

1 l

10000 ml = 3,645 % HCl

Solución HCl necesaria:

121 Kg residuo x 2 Kg sol. HCl

1 Kg residuo = 242 Kg sol. HCl

Cantidad HCl a 3,645 %:

242 Kg HCl (sol.) x 1 l HCl (sol.)

1,032 Kg HCl x [1 (

36,5 g

1 l sol) (

1 Kg

1000 g)] = 8,55910853 Kg HCl

ρ HCl = 1,032 Kg

l HCl

Cantidad HCl comercial (36 %):

8,56 Kg HCl x 100 Kg HCl (sol.)

36 Kg HCl = 23,775 Kg HCl

Agua para la solución de HCl:

242 Kg sol. Final – 23,775 Kg HCl = 218,225 Kg H2O

Cenizas 59 Kg Quitina 62 Kg Agua 5 Kg

Total 121 Kg

Quitina 62 Kg Agua 5 Kg

HCl 2,42 Kg

HCl 424 Kg

HCl 239,6 Kg Cenizas 59 Kg

Extracción de cenizas (CaCO3)

Pág

ina4

6

LAVADO

Relación H2O - Kg residuo desmineralizado 25:1

64,42 Kg residuo x 25 Kg H2O

1 Kg residuo = 1610,5 Kg H2O

SECADO

Quitina 62 Kg HCl 2,42 Kg

Agua 5 Kg Total 62,5 Kg

Quitina 62 Kg Agua 5 Kg

Eliminación del ácido

H2O 1610,5 Kg

H2O 1610,5 Kg HCl 2,42 Kg

Quitina 62 Kg Agua 5 Kg

Quitina 62 Kg Eliminación de

la humedad

Aire 26,5 Kg aire / Kg agua

Aire 26,5 Kg aire / Kg agua Agua 5 Kg

Pág

ina4

7

EVAPORACIÓN

SECADO

NaOH 37 Kg Proteína 45 Kg Extracto 34 Kg

Proteína 45 Kg Extracto 34 Kg

Eliminación de la humedad

Steam Kg

NaOH 307 Kg

Extracto 79 Kg Agua 5 Kg

Extracto 79 Kg Eliminación de

la humedad

Aire 26,5 Kg aire / Kg agua

Aire 26,5 Kg aire / Kg agua Agua 5 Kg

Pág

ina4

8

Balance de energía

COMPONENTES PESO

(Kg)

Capacidad Calorífica

(Kcal/KgºC)

Quitina 350 0.32

Proteínas 315 0.46

Cenizas 217.5 0.24

Agua 15 1.00

Extracto 117.5 0.54

NaOH al 2 % 1485 0.95

Qp = Qr + Qs

Q = m Cp (T1 – To)

Donde:

Qo = Cantidad de calor añadido al sistema.

Qr = Cantidad de calor absorbido por los residuos.

Qs = Cantidad de calor absorbido por la solución de NaOH.

T1 = Temperatura de tratamiento de la mezcla.

To = Temperatura incial de la mezcla.

Cp = Calor específico de los componentes de la mezcla.

m = Peso de cada uno de los componentes de la mezcla.

Pág

ina4

9

Datos:

To = 25 ºC

T1 = 100 ºC

F

Nota: Se toma como Cp de la quitina el Cp de la celulosa debido a que tiene su

estructura química muy similar (Tabla No. 2.219 Pág. 2 – 193 Perry Vol. 1 séptima

edición).

El Cp de la ceniza se considera el del carbonato de calcio.

19.68 + 0.011189T – 307600 / T2

T en ºK (Tabla No. 2.194 Pág. 2-169 Perry Vol. 1 séptima edición).

El Cp de la grasa se toma como el ácido mirístico.

0.381 + 0.00545 T

T en ºC (Pág. 339 y 334 Perry J.H.).

El Cp de la solución de NaOH se toma de la figura 68 Pág. 279 Watson K. M.

Pág

ina5

0

COCCIÓN DE RESIDUOS DE CANGREJO

Q r = Q quitina + Q proteína + Q ceniza + Q agua

Q quitina = m Cp ∆T

Q quitina = (30) (0,32) (75)

Q quitina = 720 Kcal

Q proteína = m Cp ∆T

Q proteína = (19) (0,46) (75)

Q proteína = 655,5 Kcal

Q ceniza = m Cp ∆T

Q ceniza = (30) (0,24) (75)

Q ceniza = 540 Kcal

Q extracto = m Cp ∆T

Q extracto = (21) (0,54) (75)

Q extracto = 850,5 Kcal

Q agua = m Cp ∆T

Q agua = (5) (1) (75)

Q agua = 375 Kcal

Pág

ina5

1

Q r = Q quitina + Q proteína + Q ceniza + Q agua

Q r = 720 Kcal + 655,5 Kcal + 540 Kcal + 850,5 Kcal + 375 Kcal

Q r = 3141 Kcal

Q s = Q sol. NaOH

Q s = m Cp ∆T

Q s = (150) (0,95) (75)

Q s = 10688 Kcal

Q p = Q r + Q s

Q p = 3141 + 10688

Q p = 13829 Kcal

Q vapor = m ג

m = Qvapor

ג

m = 13829

1,935

m = 25,653 Kg

SECADO DE LA QUITNA

Q ganado = Q cedido

Q vapor = Q quitina + Q agua + Q vapor

Q vapor = (m Cp ∆T) quitina + (m Cp ∆T) agua + (m ג) agua

Pág

ina5

2

Q vapor=[(62)(0,32)(45)]+ [(5)(1)(45)]+ [(5)(539,1)]

Q vapor = 3813 Kcal

Q vapor = m ג

m = Qvapor

ג

m = 3813

1,935

m = 7,074 Kg

COCCIÓN DE RESIDUOS DE CAMARÓN

Q r = Q quitina + Q proteína + Q ceniza + Q agua

Q quitina = m Cp ∆T

Q quitina = (32) (0,32) (75)

Q quitina = 768 Kcal

Q proteína = m Cp ∆T

Q proteína = (26) (0,46) (75)

Q proteína = 897 Kcal

Q ceniza= m Cp ∆T

Q ceniza = (29) (0,24) (75)

Q ceniza = 522 Kcal

Pág

ina5

3

Q extracto = m Cp ∆T

Q extracto = (13) (0,54) (75)

Q extracto = 526,5 Kcal

Q agua = m Cp ∆T

Q agua = (5) (1) (75)

Q agua = 375 Kcal

Q r = Q quitina + Q proteína + Q ceniza + Q agua

Q r = 768 Kcal + 897 Kcal + 522 Kcal + 526,5 Kcal + 375 Kcal

Q r = 3089 Kcal

Q s = Q sol. NaOH

Q s = m Cp ∆T

Q s = (150) (0,95) (75)

Q s = 10688 Kcal

Q p = Q r + Q s

Q p = 3089 + 10688

Q p = 13776 Kcal

Q vapor = m ג

m = Qvapor

ג

Pág

ina5

4

m = 13776

1,935

m = 25,556 Kg

EVAPORADOR

Q r = Q proteína + Q extracto

Q r = (m Cp ∆T) proteína + (m Cp ∆T) extracto + (m Cp ∆T) agua

Q vapor=[(45)(0,46)(75)]+ [(34)(0,54)(75)]+ [(5)(1)(75)]

Q vapor = 3304,5 Kcal

Q s = Q sol. NaOH

Q s = m Cp ∆T

Q s = (307) (0,95) (75)

Q s = 21874 Kcal

Q p = Q r + Q s

Q p = 3304,5 + 21874

Q p = 25178 Kcal

SECADO DEL EXTRACTO PROTEICO

Q ganado = Q cedido

Q vapor = Q extracto-proteico + Q agua + Q vapor

Q r = (m Cp ∆T) extracto-proteico + (m Cp ∆T) agua + (m ג) agua

Pág

ina5

5

Q vapor=[(79)(0,54)(45)]+ [(5)(1)(45)]+ [(5)(539,1)]

Q vapor = 4840 Kcal

Q vapor = m ג

m = Qvapor

ג

m = 4840

1,9335

m = 8,979 Kg

Q TOTAL = Q evaporador + Q cocción de cangrejo + Q secado de quitina + Q secado de extracto

QTOTAL = 3305 Kcal + 13829 Kcal + 3813 Kcal + 13776 Kcal + 4840 Kcal

Q TOTAL = 39563 Kcal

Pág

ina5

6

CAPITULO V

5.1 ANÁLISIS ECONÓMICO DEL PRODUCTO

INVERSIONES

VALOR

(DÓLARES) %

INVERSION FIJA

628938,9725

CAPITAL DE OPERACIÓN

2238708,855

INVERSIÓN

TOTAL 2867647,828 100

CAPITAL SOCIAL 1003676,74 35

FINANCIAMIENTO 652389,8808 65

INVERSIÓN FIJA

VALOR

(DÓLARES) %

COSTO TOTAL DE LA PLANTA

590509,4976 0,98584282

OTROS ACTIVOS

8480 0,01415718

SUMAN 598989,4976 100

IMPREVISTOS DE LA INVERSIÓN FIJA

29949,47488

TOTAL

628938,9725

Pág

ina5

7

ESTADO DE GANANCIAS Y PÉRDIDAS

VALOR (DÓLARES)

VENTAS NETAS

15188493,41

Costo de producción

2066758,855

Gastos de ventas

66150

UTILIDAD NETA EN VENTAS

13055584,55

Gastos de administración y generales

105800

UTILIDAD NETA EN OPERACIONES

12949784,55

Gastos de financiamiento

78286,7857

UTILIDAD NETA DEL PERIODO ANTES DE

12871497,77

IMPUESTOS Y REPARTO SOBRE UTILIDADES

Reparto de utilidades a trabajadores

193072,4665

MAQUINARIA Y EQUIPO

DENOMINACIÓN VALOR

(DÓLARES)

Equipo de producción 72366,36

Costo de equipo instalado * 144732,72

Tubería del proceso o sistema (15 % de *) 21709,908

Instrumentación (10 % de *) 14473,272

Desarrollo del terreno y las construcciones (40 % de *)

57893,088

Servicios auxiliares (15 % de *) 21709,908

Líneas exteriores (10 % de *) 14473,272

COSTOS TOTALES DE LA PLANTA FÍSICA 347358,528

Ingeniería y construcción sencilla (30% de planta física)

104207,5584

Contingencias- sujeto a cambios (25% de planta física)

86839,632

Factor de tamaño (15% de planta física) 52103,7792

COSTO DE LA PLANTA 590509,4976

* sobredimensionamiento de la planta (2)

Pág

ina5

8

MAQUINARIA Y EQUIPO

DENOMINACION CANTIDAD VALOR

(DOLARES) TOTAL

TRITURADOR 1 3560,7 3560,7

TANQUE DE ALMACENAMIENTO

8 2450,22 19601,76

BANDA TRANSPORTADORA

3 348,51 19601,76

DESMINERALIZADOR 1 2508,9 2508,9

SECADOR ROTATIVO 2 3522,1 7044,2

ENVASADORA 1 1566,99 1566,99

CALDERA 1 7200,89 7200,89

EVAPORADOR 1 6780,56 6780,56

SEPARADOR DE FASES 1 4500,6 4500,6

TOTAL

72366,36

OTROS ACTIVOS

DENOMINACION

VALOR (DOLARES)

Equipos y muebles de oficina

2500

Talleres

2300

Constitución de la sociedad

1000

Repuestos y accesorios

1460

Laboratorios

1220

TOTAL

8480

Pág

ina5

9

CAPITAL DE OPERACIÓN

DENOMINACION

VALOR (DOLARES)

Materiales directos

1491502,4

Mano de obra directa

138000

Carga fabril

437256,4553

Gastos de administración

105800

Gastos de ventas

66150

TOTAL

2238708,855

VENTAS NETAS

VALOR(DOLARES)

PRODUCTO CANTIDAD

(Ton) UNITARIO TOTAL

QUITINA 7000 1179,132642 8253928,49

EXTRACTO DE COLORANTE

4645 1492,909563 6934564,92

TOTAL

15188493,4

Pág

ina6

0

COSTOS DE PRODUCCIÓN

VALOR(DOLARES)

MATERIALES DIRECTOS (ANEXO D-1)

1491502,4

MANO DE OBRA DIRECTA (ANEXO D-2)

138000

CARGA FABRIL (ANEXO D-3)

437256,4553

TOTAL

2066758,855

UNIDADES PRODUCIDAS

1)QUITOSAN

393017,4

2)EXTRACTO COLORANTE

310542

TOTAL

703559,4

COSTO DE UNIDAD

1)QUITOSAN

5,258695557

2)EXTRACTO COLORANTE

6,65532796

Sacos de 5 Kilogramos

MATERIALES DIRECTOS

VALOR(DOLARES)

DENOMINACIÓN

CANTIDAD UNITARIO TOTAL

HIDRÓXIDO DE SODIO

131400 5,6 735840

ÁCIDO CLORHÍDRICO

337260 2,24 755462,4

DESECHOS DE CAMARÓN

600 0,2 120

DESECHOS DE CANGREJO

400 0,2 80

TOTAL

469660

1491502,4

Pág

ina6

1

MANO DE OBRA DIRECTA

DENOMINACIÓN No SUELDO

MENSUAL SUELDO TOTAL

TOTAL ANUAL

CALIFICACIÓN 3 1000 3000 36000

SEMI-CALIFICADOS 7 700 4900 58800

NO CALIFICADOS 8 450 3600 43200

TOTAL

138000

CARGA FABRIL

A.- MANO DE OBRA

INDIRECTA

DENOMINACIÓN No

SUELDO

MENSUAL SUELDO TOTAL

TOTAL

ANUAL

Gerente de planta 1 1500 1500 18000

Supervisor 2 800 1600 19200

Laboratorista 2 600 1200 14400

Chofer 2 400 800 9600

Seguridad 4 350 1400 16800

Limpieza 3 350 1050 12600

TOTAL

90600

B.- MATERIALES INDIRECTOS

VALOR(DOLARES)

DENOMINACIÓN CANTIDAD UNITARIO TOTAL

Sacos 703559,4 0,15 105533,91

Piolas 100000 0,5 50000

TOTAL

155533,91

Pág

ina6

2

C.- DEPRECIACIÓN

CONCEPTO

COSTO (DÓLARES)

VIDA ÚTIL (AÑOS) VALOR ANUAL

(DÓLARES)

Construcciones 104207,558 20 5210,37792

Maquinaria y equipo 347358,528 10 34735,8528

Laboratorio 1220 10 122

Muebles de oficina 5000 5 1000

Talleres 2300 10 230

Repuestos y accesorios 1460 10 146

SUB TOTAL 461546,086

Imprevistos de la inversión fija 23077,3043 10 2307,730432

TOTAL 484623,391

43751,96115

D.- SUMINISTROS

VALOR(DOLARES)

CONCEPTO CANTIDAD UNITARIO TOTAL

Energía eléctrica 715171,32 0,12 85820,5584

Combustible 302,439 1 302,439

Agua (m3) 100000 0,241 24100

TOTAL

110222,9974

E.- REPARACIONES Y MANTENIMIENTO

VALOR TOTAL

Maquinaria y equipo (2 %)

6947,17056

Edificios y construcciones (2 %)

2084,151168

TOTAL

9031,321728

F.- SEGUROS

VALOR TOTAL

Maquinaria y equipo (1,5 %)

5210,37792

Edificio (2 %)

2084,151168

TOTAL

7294,529088

Pág

ina6

3

TOTAL: A,B,C,D,E,F.

416434,7194

G.- IMPREVISTOS DE LA CARGA FABRIL

VALOR TOTAL

Aproximadamente 5 % de los

20821,73597

rubros anteriores

TOTAL GENERAL

437256,4553

GASTOS DE VENTA

GASTOS DE PERSONAL No SUELDO

MENSUAL SUELDO TOTAL

TOTAL ANUAL

GERENTE DE VENTAS 1 1500 1500 18000

VENDEDOR 3 400 1200 14400

PUBLICISTA 1 600 600 7200

TRANSPORTISTA 2 350 700 8400

TOTAL

48000

VALOR (DÓLARES)

GASTOS DE PROMOCIÓN Y PUBLICIDAD

15000

SUB-TOTAL

63000

IMPREVISTOS (5 %)

3150

TOTAL GENERAL

66150

Pág

ina6

4

GASTOS DE ADMINISTRACIÓN Y GENERALES

PERSONAL No SUELDO

MENSUAL SUELDO TOTAL

TOTAL ANUAL

GERENTE GENERAL 1 3000 3000 36000

CONTADOR 1 1200 1200 14400

SECRETARIA 3 700 2100 25200

AYUDANTE 2 400 800 9600

RECEPCIONISTA 2 400 800 9600

TOTAL

94800

VALOR (DÓLARES)

Gastos de oficina

10000

Depreciación de muebles y equipo de oficina

1000

TOTAL

105800

GASTOS FINANCIEROS

CONCEPTO

DÓLARES

INTERES DEL PRÉSTAMO

78286,7857

TOTAL

78286,7857

Pág

ina6

5

5.2 COSTO UNITARIO DEL PRODUCTO

COSTO (DÓLARES)

COSTO DE PRODUCCIÓN

2066758,855

COSTOS DE VENTAS

66150

GASTOS DE ADMINISTRACIÓN Y GENERALES

105800

GASTOS DE FINANCIAMIENTO

78286,7857

TOTAL

2316995,641

PRODUCCIÓN

Extracto

1965087

1965 ton

Quitina

1552710

1552 ton

COSTO UNITARIO DEL PRODUCTO

Extracto

1,179080438

1179,13264

Quitina

1,492226907

1492,90956

Costo Unitario del producto en

Kilogramos

COSTO DE LOS PRODUCTOS

PRODUCTO COSTO

UNITARIO COSTO

UNITARIO

Dólares / Kg SACOS (5 Kg)

Quitina 1,492226907 5,258695557

Extracto colorante proteico

1,179080438 6,65532796

Pág

ina6

6

CAPITULO VI

6.- IMPACTO AMBIENTAL

Introducción

Un estudio de impacto necesita realizar varias tareas, entre las que se incluye la

identificación de impactos, la descripción del medio ambiente afectado, la predicción

y mitigación de impactos, la selección de la alternativa propuesta de entre las

opciones que se hayan valorado para cubrir las demandas establecidas y el

resumen y presentación de la información. Los objetivos de éstas tareas son

distintos, como sol las metodológicas necesarias para ejecutar dichas tareas. El

termino “metodología” se refiere a planteamientos estructurados de cómo llevar a

cabo una o varias de esas actividades básicas. Se han desarrollado muchas

metodologías de ayuda a la realización de las distintas tareas del proceso de

Evaluación de Impacto Ambiental (EIA).

Tipo de Matriz

Las matrices simples pueden utilizarse para otros propósitos al margen de la

identificación de impactos. La siguiente tabla muestra una matriz de referencia que

puede utilizarse para resumir las condiciones ambientales básicas.

Pág

ina6

7

IDENTIFICACIÓN EVALUACIÓN

Elementos/Unidades

Ambientales

Escala de

importancia

Escala de

situación actual

Escala de

gestión

1 2 3 4 5

Bajo Alto

1 2 3 4 5

Bajo Alto

1 2 3 4 5

Bajo Alto

BIOLÓGICO

Flora

Fauna

Relaciones ecológicas

4

5

3

4

2

3

4

4

4

FÍSICO QUÍMICAS

Atmósfera

Agua

Tierra

4

5

4

3

3

3

3

4

4

CULTURAL

Vivienda

Comunidad

Economía

Comunidades

3

4

4

4

3

3

2

3

2

3

3

3

UNIDADES/RELACIONES

BIOCULTURALES

Recursos

Ocio

Conservación

4

3

4

2

3

2

2

3

3

Pág

ina6

8

Tratamiento de Efluentes

Considerando la misma base de cálculo para el diseño del proceso industrial y el

balance de materia, es necesario definir un proceso de tratamiento de los efluentes

generados en el proceso de producción de Quitina y Extracto de Colorante, ya que

las reglamentaciones ambientales así lo exigen, pues no es posible verter los

efluentes, sin considerar los límites reglamentarios que se encuentran en el Texto

Unificado de Legislación Ambiental Secundaria actualizada a abril del 2003

publicado mediante decreto ejecutivo 3516 Registro Oficial No. 725 del 16 de

diciembre 2002.

Los efluentes generados se resumen por etapas con sus respectivas reacciones.

Los productos químicos grado industrial utilizados en este proceso con sus

respectivos costos unitarios son los siguientes:

Ácido clorhídrico al 36.0 % como HCl 0,20 $/Kg + IVA

Ácido sulfúrico al 98 % como H2SO4 0,12 $/Kg + IVA

Etapa de desproteinización

Se generan 1019.55 Kg de solución proteica grasa que está constituida por:

Pág

ina6

9

Agua 904.87 Kg

Hidróxido de sodio equivalente al 100 % 47.62 Kg

Grasa 24.38 Kg

Se considera la grasa saponificada con la sosa cáustica y que las proteínas han

sido arrastradas en su totalidad.

Según experiencias realizadas en la Universidad de Valparaíso de Chile, se puede

precipitar las proteínas llevando la solución a pH = 4.5, lo cual se logra neutralizando

la soda presente con ácido clorhídrico.

Respecto a la grasa saponificada, según el libro G. Devore de Química Orgánica

Pág. 599 – 600, al agregar ácido clorhídrico se produce la siguiente reacción.

R-COONa + HCl R-COOH + NaCl

Lo que permite separar los ácidos grasos en la parte superior y las proteínas como

precipitado.

“Cuando la solución acuosa de un jabón se trata con ácido mineral se van

separando los ácidos grasos insolubles que después de lavados en embudo de

separación con agua destilada y secadas en estufa se pueden utilizar para

determinar sus características físicas y químicas”.

Pág

ina7

0

Por lo tanto en esta etapa se recupera los ácidos grasos que pueden ser utilizados

en algún proceso industrial. La proteína recuperada adecuadamente puede ser

utilizada para consumo humano según lo expresado por el estudio realizado en

Cuba.

La cantidad de ácido clorhídrico a utilizar es en función del hidróxido de sodio

utilizado en la desproteinización.

47.62 Kg NaOH * 36.5 Kg HCl / 40 Kg NaOH = 43.435 Kg HCl * 100 / 36

= 120.65 Kg ClH al 36 %

Esta reacción genera ClNa en la siguiente cantidad:

NaOH + ClH = ClNa + H2O

47.62 Kg NaOH * 58.5 Kg HCl / 40 Kg NaOH = 69.64 Kg ClNa

47.62 Kg NaOH * 18 Kg H2O / 40 Kg NaOH = 21.43 Kg H2O

Etapa de desmineralización

Para esta etapa se considera que las cenizas están constituidas por carbonato de

calcio (referencia cubana).

Pág

ina7

1

CO3 + 2HCl = CO2 + Cl2Ca + H2O

35.43 Kg CO3Ca * 111 Kg Cl2Ca / 100 Kg CO3Ca = 39.33 Kg Cl2Ca

35.43 Kg CO3Ca * 44 Kg CO2 / 100 Kg CO3Ca = 15.59 Kg CO2 se puede recuperar

35.43 Kg CO3Ca * 18 Kg H2O / 1000 Kg CO3Ca = 6.38 Kg H2O

35.43 Kg CO3Ca * 73 Kg ClH / 100 Kg CO3Ca = 25.86 Kg ClH al 100 %

Se utiliza en la desmineralización 1135.9 Kg de solución ClH 1.5 N por lo tanto

expresada en porcentaje equivale a ClH al 5.47 %.

1.5 Eq-gr / 1 l * 36.45 / Eq-gr * a l / 1000 cc = 5.47 %

1135.9 * 5.47 / 100 = 62.13 Kg ClH al 100 % / 36 %

= 172.58 Kg ClH al 36 %

Se utilizan 62.13 Kg HCl equivalente al 100 %, y se consumen 25.86 Kg ClH al 100

% en la desmineralización, por lo tanto el residual es de 36.27 Kg ClH al 100 % por

neutralizar en la piscina de neutralización.

Pág

ina7

2

Limites de descarga de efluentes

Unidad Agua

Dulce Alcantarillado

Agua

Marina

Descarga del

Proceso

pH 5 - 9 5 - 9 6 - 9 Se neutralizan

efluentes

Cloruros

(Cl-) mg/l 1000 No especifica

No

especifica 3065

Sulfatos

(SO4=2)

mg/l 1000 400 No

especifica 24050

Fuente: Texto Unificado de Legislación Ambiental Ecuatoriana

Pág

ina7

3

CAPITULO VII

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Vemos que el costo de producción de los productos a obtener son bastante

aceptables, para un producto el cual tienen un gran valor a escala mundial, y

además tenemos en cuenta que estos costos pueden ser aun más bajos, con la

recuperación de la materia prima (NaOH, HCl, H2O)el cual pueden ser consumidos

en menor cantidad.

Debemos de tener en cuenta que los productos obtenidos son materia prima para

otras empresas la cual con su respectivo procesamiento se podrán obtener

productos de mayor consumo en varios sectores industriales.

Se recomienda hacer un análisis para la obtención de la composición de los

crustáceos (desechos) producidos aquí en ecuador para así poder tener una idea

más clara del comportamiento de esta ante el proceso de elaboración de la quitina y

el extracto-proteico. Sin dejar de lado las pruebas preliminares de los métodos a ser

utilizados para la obtener daros de la recuperación de estos y lo que se va

perdiendo en el transcurso del proceso.

Aquí debemos de tener en cuenta que la disponibilidad de la materia prima es

abundante ya que no tan solo esta provendrá de los desechos de camarón y

cangrejo sino también de otros crustáceos los cual tienen características similares y

además que en nuestro país por ser costero tenemos una gran variedad.

Pág

ina7

4

CAPITULO VIII

8.- BIBLIOGRAFIA

OBTENCIÓN Y UTILIZACIÓN DE QUITINA Y QUITOSANO A PARTIR DE

DESECHOS DE CRUSTÁCEOS.

Sitio web: www.bvsde.paho.org/bvsacd/iswa2005/quitina.pdf

FACTIBILIDAD TÉCNICO ECONÓMICA DE PRODUCCIÓN DE

ASTAXANTINA A PARTIR DEL CULTIVO DE HAEMATOCOCCUS PLUVIALES.

Sitio web: biblioteca.universia.net/html_bura/ficha/params/title/factibilidad-tecnico-

economica-produccion-astaxantina-partir-cultivo-haematococcus-

pluviales/id/50506822.html

OBTENCIÓN Y UTILIZACIÓN DE QUITINA Y QUITOSANO A PARTIR DE

DESECHOS DE CRUSTÁCEOS.

Sitio web: www.bvsde.paho.org/bvsacd/iswa2005/quitina.pdf

DESARROLLO DE MATERIALES ANTIMICROBIANOS DE BASE

BIOPOLIMÉRICA PARA MEJORAR LA CONSERVACIÓN Y SEGURIDAD DE

ALIMENTOS MINIMAMENTE PROCESADOS.

Pág

ina7

5

Sitio web: www.nasdap.ejgv.euskadi.net/r50-

3813/eu/contenidos/informacion/resultado_07/eu_dapa/adjuntos/POLNATII.pdf

QUITINA Y QUITOSANO: MATERIALES DEL PASADO PARA EL

PRESENTE Y EL FUTURO.

Sitio web: www.firp.ula.ve/archivos/material_web_4xx/06_AQ_Larez.pdf

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA OBTENCIÓN DE QUITINA Y

QUITOSANO A PARTIR DE RESIDUOS DE CRUSTÁCEOS.

Autor: Mildred Rosa Carpio Mayor y Efrén Francisco Romero Arce.