Propuesta de Automatización para una Planta elaboradora de Yogurt Frutado

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Especialidad Ingeniería Industrial

Semestre 2020-0[pic 1]

Propuesta de Automatización para una

Planta elaboradora de Yogurt Frutado

CURSO: Automatización Industrial

HORARIO: H831

PROFESOR: Sobrado Malpartida, Eddie Ángel

1. Diagrama esquemático del proceso productivo

1. Diagrama de flujo y elaboración de yogurt artesanal

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II. Descripción del proceso de yogurt artesanal

1. Recepción

Se recepcionan la leche fresca, azúcar, cultivo de yogurt, natamicina comercial y el néctar de fruta en sus respectivos envases. Posteriormente, se pesarán de acuerdo al programa de producción.

1. Clarificado

Si bien la leche fresca viene colada del punto de acopio, esta volverá a ser colada de manera manual sobre mallas para separar las impurezas y/o residuos, homogeneizar su consistencia y color.

Luego la leche será sometida a medición fisicoquímica de acidez, densidad y volumen por titulación utilizando instrumentos de medición respectivos.

1. Normalización:

Se mide y modifica el contenido de grasa presente en la leche según el tipo de yogurt que se desea producir. En general, la materia prima debe una concentración de sólidos de 14 a 15%; la estandarización se logra por evaporación, adición de leche líquida, en polvo en una proporción del 1 a 5% o leche en polvo descremada del 2 a 3%.

1. Mezclado:

Luego de normalizar el nivel de grasa, se añade la cantidad específica de azúcar a la solución para incrementar la concentración, de ahora fructosa, en la leche; en esta operación unitaria, el operario comprueba empíricamente el dulzor.

Luego se mezcla manualmente hasta disolver el azúcar y conseguir la consistencia deseada.

1. Pasteurización:

La pasteurización debe realizarse a 80-85°C por 20 minutos o 90-95°C por 10 minutos. La finalidad de esta operación es eliminar gérmenes patógenos y eliminar gran parte de flora que contiene la leche dando lugar a microorganismos productores del yogurt. Además, favorece una buena coagulación y reduce la separación del suero.

1. Enfriamiento post-pasteurización

Luego de la pasteurización, la leche se debe enfriar hasta los 43 °C, que es la temperatura óptima para adicionar los cultivos de yogurt y beneficiar el correcto desarrollo de los microrganismos.

1. Inoculación del cultivo de yogurt

La inoculación, consiste en la adición del cultivo de yogurt a la leche y debe efectuarse a la temperatura de 43°C.                                                                                                       Actualmente, ya no se emplean los cultivos indirectos que requerían especial cuidado en su propagación debido a que eran muy susceptibles de ser contaminados y atacados por bacteriófagos y alteraban las proporciones de los microrganismos, lo que producía cambios en las características del yogurt. En su reemplazo se emplean los cultivos de inoculación directa a la leche, tienen muchas ventajas respecto a los convencionales, sobre todo en la calidad del producto final.

1. Incubación o fermentación

En esta etapa, se produce la fermentación láctica producida por los microrganismos del yogurt, la incubación se debe realizar a la temperatura de 43°C. La incubación se realiza directamente en el tanque o en el recipiente donde se está elaborando el yogurt. Por ser de elaboración de nivel artesanal, la incubación debe efectuarse a baño maría por un promedio 5 a 6 horas, mantener constante la temperatura de 43°C hasta que la leche alcance un pH menor o igual a 4,6.

1. Enfriamiento post-fermentación

Al termino del proceso de incubación, el yogurt debe enfriarse inmediatamente para evitar que la acidez siga incrementándose. Los microorganismos no son capaces de crecer a temperaturas menores de 10°C, por lo que la mezcla se enfría a una temperatura promedio de 4°C. Normalmente, se deja en refrigeración por toda la noche.

1. Batido

El batido consiste en un tratamiento mecánico suave que se logra mediante el uso de una mezcladora industrial, esto a la vez ayuda al proceso de enfriamiento del yogurt resultando una consistencia homogénea. Por ello, a pedido del cliente, después de la incubación hasta llegar a una temperatura de 20 °C, se puede agregar los saborizantes, mermeladas de frutas, colorantes y conservantes.

1. Envasado

Luego que el yogurt se halla enfriado, o haber agregado la fruta en el caso de yogurt con frutas; se debe colocar el yogurt en envases en el cual posteriormente se distribuirá, esto se procederá en condiciones asépticas. Asimismo, los envases que se utilizarán deberán ser resistentes y de un material que evite alteraciones físicas y químicas, según los requerimientos del cliente se puede adicionar un logo de descripción del producto. (HUAYTA: 2015)

1. Almacenamiento

El yogurt envasado dura 1 mes y se debe mantener en frío con el motivo de aumentar la vida útil. (Hernández, 2003, p. 71) En nuestro caso presentado en el informe, el yogurt es elaborado de forma casera y se refrigerará entre 0 °C a 5 °C, en envases esterilizados y cerrados herméticamente. Además, se mantendrá un control de caducidad en la cual controlará la fecha de elaboración y fecha de expedición.

1. Control de calidad

La calidad del yogurt se realiza con análisis físicos, químicos y biológicos; en el cual se describen las operaciones que son parte del proceso de producción y sus parámetros establecidos. Estos deben ser respetados para garantizar la inocuidad del yogurt. Se seleccionarán las variables y los atributos de cada proceso, por lo que consideramos como puntos críticos del control de calidad, debido a que la leche (materia prima del yogurt) es un alimento perecible y a condiciones ambientales se contamina rápidamente. Por ello el manejo de productos lácteos debe ser cuidadosos e higiénico en cada punto del proceso, desde el cuidado de las vacas que producen leche hasta la distribución del yogurt.

1. Operaciones susceptibles a ser automatizadas

1. Recepción

Se consideró necesario y factible en largo plazo el transporte de la leche fresca a través de tuberías hacia unos tanques para sí disminuir la carga de trabajo por parte del operario.

1. Clarificación

La filtración será añadida en el proceso a través de 3 filtros incorporados en las tuberías por lo que no se considera la automatización de esta operación. La medición de propiedades organolépticas de la leche es manual, por lo que se ha considerado utilizar instrumentos digitales incrementar la precisión en el proceso y por lo tanto la fiabilidad en la producción.

1. Normalización

Al ser una operación necesaria en la línea de producción, se consideró automatizable la determinación de sólidos solubles, en este caso grasas, en la leche fresca para determinar automáticamente la cantidad de leche en polvo a agregar y así reducir el trabajo analítico del operario.

1. Mezclado

En esta operación, es necesario determinar la cantidad de azúcar basándose en la Norma Técnica Peruana para su posterior venta y distribución según la naturaleza del producto, por esta razón se considera factible en mediano plazo la utilización de un sensor que intervenga en la medición de grados Brix de azúcar. Esto eliminaría fuentes de error presentes en una degustación y disminuiría el origen de mermas.

Se considera que el mezclado manual requiere de constante manipulación del operario que puede ser eficaz pero no eficiente, por esta razón se ha considerado factible la incorporación de agitadores en los tanques de recepción, pues estos aseguran una mayor incorporación de aditivos e incrementa la efectividad el proceso.

1. Pasteurización

Debido a lo crítico de este proceso, se ve necesaria la automatización para garantizar la inocuidad y calidad del producto final, ya que se deben mantener rangos de temperatura específicos que deben ser controlados constantemente y un error humano podría producir una consistencia no deseada para el yogurt, es decir mermas. Además, se disminuyen riesgos para el operario.

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