Anteproyecto de diseño y Análisis de Costos del procesamiento de productos hortícolas yucatecos enlatados (página 2)

MATERIALES

Para la elaboración de los respectivos guisos, se ubicaron diferentes recetas, y se realizaron pruebas, para obtener el producto generado al seguir la receta, se seleccionaron las que aparecen a continuación, en las tablas (2), (3) y (4).

Tabla 1. Formulación

Salsa de Casera

Tabla 2. Formulación

Calabacitas en Salmuera

Para determinar el tamaño y presentación de estos productos se visitaron los supermercados y tiendas departamentales de la ciudad de Mérida, y se tomaron datos de aquellos donde fue autorizado que se tomaran los datos. Se concluyó que los botes sanitarios a utilizar para la elaboración del producto son de las dimensiones siguientes: 65 mm x 64 mm. En material de hoja de acero, con cobertura de estaño y de polímero. En cuanto a la normatividad se encontró que los botes deben cumplir con la NOM-002-SSA-1993 (TITULO DE LA NORMA)

MÉTODOS

DISEÑO DEL PROCESO

El diseño del proceso se realizó adaptando el modelo de cebolla de Smith, este proceso comienza en el centro de la cebolla, con el reactor, en este caso el esterilizador, se consideró un proceso por lotes, trabajando a una presión de 1.5Kg/cm2 y con un tiempo de retención de 35min, a 100°C (López, 1987)

La segunda capa de la cebolla, la separación de la materia prima se realizará por medio de canal, es decir, al recibir la materia prima esta es depositada en un tanque con agua y se transporta mediante suspensión hasta que son tamizadas en una estación de desagüe. El agua actúa como un cojín para evitar que las hortalizas se lesionen, en el fondo del canal se colocan láminas de retención para eliminar piedras pequeñas y otros objetos densos. (Arthey, 1992)

La tercera etapa, el intercambio de calor inicia con la producción de vapor donde la alimentación de agua fresca, y combustóleo es directa a la caldera, la cual provee del vapor necesario, para el proceso. El cálculo de la caldera arrojó que se necesita una caldera de 70 Hp, para poder cumplir satisfactoriamente con el proceso. Este vapor se usa intermitentemente para los lotes de oratillas al colocarlas en el exhauster, en los lotes a enlatar y en el esterilizador

Los servicios, auxiliares estimados para la planta, se expresan el la tabla (5)

Tabla 5. Servicios Auxiliares

Con esto se determina, de forma general los requerimientos de la planta, aunque es necesario, comprobar experimentalmente, para poder llegar a una mejor adaptación, y determinar de una forma completa, los requerimientos del proceso.

PROCESO DE ENLATADO

El enlatado de hortalizas puede ser considerado según las operaciones siguientes:

1. Recepción de Materia Prima y Material de Empaque
2. Preparación del Alimento
3. Llenado
4. Agotamiento de l recipiente
5. Cerrado
6. Tratamiento térmico/esterilización
7. Enfriamiento del recipiente y de su contenido
8. Etiquetado

Recepción de Materia Prima y Material de Empaque

Al llegar la materia prima, ingredientes o especias y el material de empaque deben ser inspeccionados para poder asegurar su calidad. La materia prima puede ser recibida en un área separada del área de producción, los ingredientes susceptibles a la contaminación microbiológica deben ser examinados o deben ser recibidos bajo garantía del proveedor de la condición microbiológica óptima para procesamiento.

Preparación del Alimento

Intervienen varios procesos como son lavado, clasificación, pelado y escaldado, los tres primeros pueden ser manuales o con sistemas mecánicos.

Lavado. Se realiza generalmente mediante agitación o volteo de las hortalizas mediante cintas móviles o tamices giratorios que se introducen en agua o se someten a pulverizaciones de agua. El lavado mediante pulverización de agua a gran presión es el método más satisfactorio. Las pulverizaciones son eficaces si el agua alcanza a todas partes del producto. Esto puede conseguirse si las pulverizaciones de agua son dirigidas desde arriba y desde debajo de un transportador móvil de tela metálica tejida, o diseñando el proceso de lavado de forma que el producto gire sobre sí mismo durante el proceso de pulverización.

Clasificación. Algunos productos son clasificados según tamaños haciéndolos pasar por tamices con orificios de diferentes diámetros, estos tamices pueden vibrar o girar.

Pelado. Esta operación será llevada a cabo por medio de lejía, la cual consiste en la inmersión de las hortalizas, en una solución caliente de hidróxido sódico, el cual provoca el pelado mediante erosión química de la piel y el tejido subyacente. Esta peladora consta de un baño de solución de hidróxido sódico, un intercambiador de calor para calentar la solución cáustica y un mecanismo para transportar el vegetal a través del baño, por ejemplo un sistema de ruedas con paletas, asegura que las hortalizas sean sumergidas totalmente en la solución. El pelado depende de la temperatura de la solución, de su concentración y del tiempo de inmersión. Shultz y Smith (1968), recomendaron la adición de un agente humidificador para aumentar la penetración inicial del cáustico en la piel del vegetal. El la tabla (6) se incluyen las condiciones típicas para el pelado con lejía para las hortalizas de interés.

Tabla 6. Condiciones para el pelado con lejía, (Shultz y Smith ,1968)

Escaldado. El escaldado en hortalizas se realiza antes de proceder a su enlatado, para (1) eliminar los gases de la respiración que reducirán el vacío final en la lata al ser liberados durante el tratamiento,(2) para inhibir reacciones enzimáticas que podrían tener lugar antes de la fase de tratamiento térmico,(3) para promover la compactación del producto permitiendo así un llenado conveniente del recipiente, (4) para rehidratar algunos productos secos, y (5) para precalentar el producto como ayuda a la formación del vacío en la lata. La forma más común de realizar el escaldado es la inmersión de las hortalizas en agua caliente a 85-95°C, utilizando un escaldador de inmersión giratorio, en el que el producto es transportado por un tornillo por el interior de un tambor giratorio, cuya parte es inferior se sumerge en agua caliente. También son utilizados transportadores de cadena para conseguir que los productos se pasen a través del agua caliente. Otro mecanismo para realizar el escaldado es por medio de vapor; los escaldadores continuos de vapor son más complejos mecánicamente, por que el producto tiene que moverse a través de una cámara de vapor. Ray (1975), describió un escaldador de vapor con cierres hidrostáticos que utiliza energía de forma más eficaz que los escaldadores convencionales de vapor. Como el escaldado tradicional provoca la pérdida de algunos nutrientes y produce un gran volumen de agua residual, se han propuesto otros métodos. Robe (1973) propuso el escaldado con gas caliente y también se ha propuesto con microondas. Ralls (1971), comparó el volumen necesario de agua para escaldar hortalizas con microondas, aire caliente, vapor y agua caliente. Informó que el escaldado con aire caliente requiere el menor volumen de agua seguido por los métodos con microondas, vapor y agua. Lazar y Col. (1971) describieron el método EIR (escaldado individual rápido), el cual consiste en someter cada partícula a una atmósfera de vapor durante un período de tiempo relativamente corto y después de acumular el producto en un lecho profundo sin posterior aplicación de calor hasta que se produce el equilibrio de temperatura. El método EIR y el método con gas caliente permiten obtener productos de calidad similar a los obtenidos por el método tradicional (agua caliente) aunque con menor pérdida de nutrientes y produciendo hasta un 99% menos de efluente.

Llenado. El llenado se realiza mecánica o manualmente, con independencia de los aspectos económicos el control cuidadoso del peso del producto introducido en los recipientes resulta ser importante por razones técnicas. El volumen del espacio libre en la parte superior del recipiente puede influir sobre la efectividad del proceso de agotamiento y, si se realiza un sistema de agitación, puede afectar a la tasa de penetración de calor en el recipiente.

Agotamiento del Recipiente. La eliminación del aire del interior del recipiente antes de proceder a su cierre es una operación importante. Además de reducir al mínimo la tensión sobre los cierres de la lata, la eliminación del oxígeno ayuda a conserva la calidad y a reducir la corrosión interna. La creación de un vacío tras el enfriamiento permite que los extremos del envase se mantengan planos cuando se producen cambios moderados de la temperatura o presión durante el almacenamiento, asegurando su calidad.

El vacío en el interior del recipiente puede lograrse mediante agotamiento por calor, por medios mecánicos o inyectando vapor en el espacio libre de la parte superior del recipiente inmediatamente antes de proceder a su cierre.

Cerrado. Las latas pueden cerrarse mediante la formación de una doble costura del mismo tipo que la usada sobre el otro extremo de la lata. El cerrado de la lata puede realizarse o no al vacío, y a gran velocidad.

Tratamiento Térmico. Los recipientes cerrados tienen que ser tratados para esterilizar su contenido. Esto suele realizarse mediante calentamiento durante un tiempo y con una temperatura predeterminados con exactitud en una atmósfera de vapor saturado, en agua caliente o de forma ocasional en una mezcla vapor y aire. La ausencia de aire tiene importancia vital y normalmente se asegura mediante un procedimiento llamado descarga, que consiste en sustituir todo el aire presente en el autoclave por vapor antes de alcanzar la temperatura de trabajo. El tratamiento térmico puede ser realizado por lotes o de forma continua.

Enfriamiento del recipiente y de su contenido. Posteriormente al tratamiento térmico, se descarga la autoclave y los recipientes se introducen en un recipiente con agua, para poder garantizar la destrucción de todos los microorganismos.

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

Con base en el estudio de mercado realizado para el mercado nacional y el de Estados Unidos, se estimo la capacidad y crecimiento de la producción durante los primeros 5 años de producción de la planta, los cuales se expresan en la tabla 7.

Figura 1. Utilización de la Capacidad Instalada

Tabla 7. Capacidad y Crecimiento Estimado de la Producción

Se consideró un promedio de 301 días laborales al año, por lo que la capacidad inicial será de aproximadamente 30 millones de latas e irá incrementando hasta alcanzar los 56 millones. La producción se estimó realizarla en dos turnos, el primero producirá la salsa casera y el segundo los otros productos alternándose en la producción.

Figura 2. Porcentaje de la producción

Tabla 8. Producción Anual

INGENIERIA BÁSICA

Diagrama de Bloques del Proceso

Figura 3.Diagrama de bloques Salsa Casera

Figura4.Diagrama de bloques Zanahoria en Escabeche y Calabacita en Salmuera

BALANCE DE MATERIA

Tabla 9. Relación de Materia Prima por Producto por año

Para estas estimaciones se consideró una merma de 10% en la materia prima y una pérdida de 100 botes al año.

BALANCE DE ENERGÍA

El calor necesario en el proceso de calculó considerando las materias primas que en mayor porcentaje representan a cada producto.

QT= mprom Cpprom ΔT+magua λagua (1)

Posteriormente se calculó la cantidad de vapor necesaria para suministrar este calor, considerando una pérdida del 5%.

0.95(Wλw) = QT (2)

En la tabla (10) se muestran los resultados que se obtuvieron para los productos

Tabla 10. Resultados del cálculo de calor total y vapor requerido.

Con el vapor requerido, se calculó la capacidad de la caldera.

HPCALDERA= (m (h –hf))/(543.4 x 15.66) (3)

Con lo que se obtiene que es necesaria una caldera de 68 HP.

EQUIPO

Máquina llenadora automática de sólidos. Esta máquina es de tipo tambor rotativo marca MAPISA/FRINGS, modelo LL.1. Esta diseñada para el llenado de productos frágiles como trozos de carne en envases de vidrio, plástico o metal, tamaño de envases de 50mm a 110 mm de diámetro, velocidad de 200 a 400 envases por minuto, motores dos de 0.75 HP, uno de 0.5 HP, 220/440 V.C.A. de 3 fases de velocidad variable, construida en acero inoxidable tipo 340 y nylon en partes en contacto con el producto.

Máquina Agregadora. Es una máquina llenadora continua de líquidos o semilíquidos para envases desde 50mm hasta 110 mm, la máquina recibe el líquido por bombeo de un tanque de acero inoxidable tipo 304, con válvula y flotador para mantener el nivel requerido. Cuenta con coples para termómetro y serpentín, además de un transportador de cadena de rodillos en acero 304 y sistema de recuperación de excedentes. Esta equipada con motor eléctrico de 0.50 HP., 220/440 V.C.A.

Exhauster. Construido de acero al carbón con túnel en acero inoxidable. Sus dimensiones son 3×1.5×1.5m Alcanza una producción de ¾ Ton/min., con un motor de 1/3 HP, 1725 RPM y trabajo de 1.5 CCV.

Máquina Engargoladora. Es una máquina engargoladora marca DIXIE modelo 25D-Twin-Al Para envases de 2" a 4 ¼" de diámetro y 7" de altura

Requiere 100 psi de aire comprimido

Su potencia es de 0.65 HP, controlado eléctricamente con un sistema de clutch/brake/air lift/hand switch systems.

Autoclaves Cilíndricas. Autoclave cilíndrica vertical de 0.97m de diámetro por 1.83 m de altura, construida de acero al carbón, para una presión de trabajo de 1.5 Kg/cm2. Cuenta con 9 canastillas, juego de controles manuales para vapor y dos carros plataforma para canastillas.

Pelador.Marca Polinox, modelo D-7 construido de acero inoxidable T – 304, con bases para anclarse al piso, base del motor y tolva cubre bandas de acero al carbón, equipado con malla, barras y cepillos o hules para realizar la operación de pelado y refinado, motor 5 HP

Máquina Rebanadora. Para verduras, chiles, siendo la más versátil y avanzada de su clase en el mercado, con bastidor construido en acero al carbón, bases ajustables para altura y absorber los desniveles de piso, tolvas de recepción y cabeza construidas en fundición de aluminio.

Marmita Fija. Construida de acero inoxidable 304, con capacidad para 450L, con agitador de 1 HP y controles, construidos en su interior y doble fondo de acero inoxidable 304, diseñada para trabajar a una presión de 2.1 Kg/cm2, con entrada y salida de vapor, niple para el producto, cople para condensados y bases tubulares de acero al carbón con bridas para anclarse al piso.

Lavadora de envases. Vacíos metálicos nuevos, marca mapisa, construida de acero inoxidable, sistema de axpersión para vapor con entrada por medio de niple y salida de condensados por medio de otro niple, diseñada para el lavado rápido y eficiente de los envases metálicos antes de integrarlos en la línea de empaque.

Lavadora Secadora. El secado se efectúa con un presoplado en las tapas superiores con aire frió y otro soplado de aire caliente de alta presión, el aire es calentado a 90° C eléctricamente, el vapor del sistema es condensado y retornado, de esta manera se efectúa el lavado. Motor 1.5 Hp, Volumen 5m3, 220/440 C.A. Transportador 0.75 HP

Máquina Etiquetadora. La serie ES-1, ES-2 y ES-3, consiste en sistemas de etiquetado para aplicar etiquetas autoadheribles con uno, dos o tres cabezales aplicadores, estos equipos están concebidos para trabajar en forma integral o autónoma, ya que cuentan con su propio transportador, pudiendo acoplase a líneas de envasado.

El diseño modular de estos equipos permite que por medio de accesorios acoplados se puedan aplicar etiquetas a envases cilíndricos, de caras planas, ovaladas, o en la parte superior, logrando velocidades de hasta 160 etiquetas por minuto.

Envases. de 25 a 160 mm. De diámetro y de 70 a 320   mm. de altura, con bocas hasta de 55mm., de diámetro.

Transportador .De 3 mt. de largo,  velocidad fija de 11 mt.. o variable de 22 mt.. por minuto, de cadena de tablilla de acetal con  diseño sanitario para facilitar la limpieza.

Caldera. Caldera marca MYRGGO S.A. DE C.V., modelo DRY – BACK, con las siguientes características.

Potencia de Salida=337428 Kcal/h

Superficie de Calefacción=18.50m2

Evaporación=626.4 Kg/h

Longitud 3.2 m, Ancho 1.5 m y Altura 1.72 m

De 10 A 150 HP's.