Elaboracion De Queso

PROYECTO DE AUTOMATIZACION DE YOGURT CASERO

Mauricio Urrutia, Andrea Carvajal.

Universidad del Cauca, Facultad d Ingeniería Automática.

murrutia@unicauc.edu.co, eacarvajal@unicauca.edu.co.

Resumen: Uno de los principales aspectos importantes a tener en cuenta sobre la competitividad en el campo industrial es el grado de automatización que la fabrica en estudio presente con respecto a sus contrapartes o competencias. Este artículo presenta el diseño para automatizar el proceso de producción de yogurt el cual es llevado a cabo de manera artesanal en una microempresa local, ubicada en el barrio Los Naranjos. Igualmente mostramos los pasos para llevar a cabo este diseño tales como: la identificación de cada uno de los pasos para la elaboración del yogurt, los costos implicados en el proceso y el respectivo estudio para optimizar el proceso con la implementación de equipos que ayuden en el proceso y mejoren el producto final

Palabras claves: homogenización, pasteurización, marmita, refrigerador.

1. INTRODUCCION

La automatización es un aspecto muy importante

en el nivel competitivo de una empresa, puesto que la tendencia y las exigencias de los consumidores finales, o clientes obligan a las mismas a mejorar cada día mas sus productos,

y para lograrlo, deben hacer uso de tecnologías que estén a la vanguardia deacuerdo a sus necesidades. De esta manera se refleja el carácter competitivo de las mismas, y el grado de competencia que posean respecto de las demás.

Sin duda alguna el campo de la automatización abarca muchos aspectos de estudio, como por ejemplo el estudio de operaciones en un determinado proceso, tratando de eliminar al máximo operaciones innecesarias, el mejoramiento de tiempos de producción, la adecuada instrumentación para contribuir en la mejora del proceso, y la integración general de toda la empresa con respecto a la comunicación de información, partiendo de los niveles inferiores de producción hasta los niveles gerenciales.

El desarrollo de este proyecto presenta el diseño y la viabilidad de una adecuada instrumentación industrial en el proceso de producción del yogurt; esto sin duda alguna pone a la empresa unos cuantos escalones arriba en la eficiencia productiva respecto de sus posibles competencias.

1.1 Identificación del proyecto

La producción de yogurt casero es un método sencillo y aplicable en el hogar para la elaboración de yogur en pequeña escala a partir de leche entera, por fermentación provocada por el Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricum. Al introducir microorganismos específicos en la leche para su trasformación en yogur, estos elementos fermentadores enriquecen las propiedades de la leche; El yogur refrigerado a temperatura de 4 a 5 °C puede durar hasta una semana, sin sufrir alteraciones en sus características físicas y sensoriales (sabor y textura). Para preservar su durabilidad se debe ser cuidadoso en la manipulación del producto elaborado; puede consumirse de forma natural o emplearse en algunas recetas para la elaboración de postres, ensaladas, sopas y otros.

El yogur casero puede ser una alternativa para suplir su déficit en la red comercial, razón por la cual se planteo este proyecto, en el cual se busca reemplazar algunas actividades que obedecen al control manual, por medio de dispositivos tales como sensores de temperatura, presión, medidores de la acidez en el yogurt, indicadores de las variables que se manejan en el proceso tales como Ph, densidad, etc. estos dispositivos van a facilitar un mejor control sobre el proceso, y por consiguiente una minimización respecto de las variaciones presentes en los estándares existentes para el proceso.

1.2 Identificación del problema

La producción de yogurt es un proceso que requiere un grado de control de tal manera que el producto final sea de buena calidad y alcance las características deseadas. En la actualidad el control que se hace sobre esta producción es relativamente sencillo donde no existe intervención alguna de maquinaria si no, más bien el control es netamente manual.

En consecuencia, resulta ineficiente e inadecuada esta clase de producción en una empresa que está en etapa de crecimiento y con tendencia a aumentar su producción.

Otro aspecto importante a mencionar, es que en el proceso no existen estándares de tiempos de producción definidos, una adecuada distribución de planta, una actualización en la instrumentación necesaria para las diferentes operaciones de control presentes en el proceso; en consecuencia se obliga a los operarios a realizar las tareas de forma manual y repetitiva.

1.3 El por que del proyecto

En el transcurso de la producción se hacen pruebas de calidad las cuales consisten en:

 Prueba de PH, el cual se hace de una manera simple donde se prueba el producto y se define si tiene el sabor que se desea obtener.

 Medición de temperatura, el cual se realiza por medio de un termómetro para monitorear la contextura deseada.

 Recepción de la leche: control de calidad (pureza, apariencia, olor, sabor).

Los ítems anteriormente presentados necesitan un proceso de control, para la obtención de un buen producto y tener un buen manejo en la planta.

El problema radica en que actualmente la planta de producción no cuenta con un buen manejo y tratamiento de estos parámetros de producción. Es por esto que el proyecto esta pensado para una optimización de la producción y de esta forma obtener un mayor desarrollo tecnológico, una producción a gran escala y mejor calidad del yogur, ya que con el método antiguo no se podría cumplir con los pedidos necesarios. Y con un buen estándar de calidad.

2. MARCO TEORICO

Las actividades presentes en el proceso son:

Pasteurización: proceso de calentamiento de un líquido, en particular de la leche, hasta una temperatura que oscila entre 55 y 70 °C para destruir las bacterias perjudiciales, sin producir cambios materiales en la composición, en el sabor, o en el valor nutritivo del líquido. El proceso se llama así en honor del químico francés Louis Pasteur, quien lo ideó en 1865 con el fin de inhibir la fermentación del vino y de la leche. La leche se pasteuriza al calentarla a 63 °C durante 30 minutos, luego se enfría con rapidez, y se envasa a una temperatura de 10 °C. La cerveza y el vino se pasteurizan al ser calentados a unos 60 °C durante unos 20 minutos; también se hace, según un método más reciente, calentando a 70 °C durante 30 segundos y envasando en condiciones estériles.

Homogeneización: tratamiento que se aplica a la leche para impedir que las grasas de la nata se separen del resto del producto. La homogeneización se realiza antes o después del proceso de pasteurización, el proceso consiste en el paso de la leche a presión a través de distintas rendijas muy finas a una temperatura que oscila entre 55 y 65 °C, bajo una presión de 150 a 200 atmósferas.

Refrigeración: proceso por el que se reduce la temperatura de un espacio determinado y se mantiene esta temperatura baja con el fin, por ejemplo, de enfriar alimentos, conservar determinadas sustancias o conseguir un ambiente agradable. El almacenamiento refrigerado de alimentos perecederos, pieles, productos farmacéuticos y otros se conoce como almacenamiento en frío. La refrigeración evita el crecimiento de bacterias e impide algunas reacciones químicas no deseadas que pueden tener lugar a temperatura ambiente.

3. DESCPIPCION DEL PROCESO

A continuación se presentan los pasos necesarios para la obtención del yogurt casero para una producción de 50 litros semanales.

1. Mezclar: la leche con el azúcar.

2. Calentar: la leche a 85 ºC durante 15 min.

3. Ajustar: a 44ºC.

4. Adicionar: el sobre de cultivo fermelac deacuerdo con la dosis indicada en el sobre.

5. Agitar: vigorosamente hasta que quede bien disuelto.

6. Mantener la temperatura a 44ºC, durante 4 o 5 horas aproximadamente hasta que alcance la textura y llegue a una acides de 55º dornic.

7. Enfriar el producto a 4ºC durante 12 horas.

8. Adicionar saborizante, pulpa de fruta, colorante y delvocid como conservante.

9. Llenar: tarros (1 y 2 lts).

10. Almacenar: en refrigeradores

3. diseño

Para este diseño se plantea el desarrollo del proceso de forma industrial, haciendo uso de la instrumentación y equipos necesarios tales como: homogenizador, pasteurizador, tanque de enfriamiento refrigerador, llenadora de tarros o bolsas, y marmita de para llevar a cabo el cometido.

Es importante recalcar que el proceso se realiza de forma secuencial y por consiguiente se plantea un nuevo diseño de la distribución de la planta. Ver anexo Nº1

3.1 Descripción del proceso industrial

La leche entera, puede ser utilizada para producir yogurt.

1. La leche es bombeada a un tanque de almacenamiento. Luego es bombeada a través de un filtro hacia el clarificador que va a utilizar una fuerza centrífuga para obtener algunas impurezas insolubles en la leche.

2. Luego la leche es pasteurizada y desinfectada en un sistema de pasteurización de temperaturas muy altas (UHT) el cual además disminuye el crecimiento de las bacterias de ácido láctico a un nivel aceptable .

3. Los cultivos de steptococus termofílica y el lactobacilo bulgaris, que crecen en un ambiente controlado son injertados dentro de la leche esterilizada y luego pasan a los tanques de fermentación donde son fermentados a una temperatura de 40°C por 30 horas.

4. Saborizantes y algunos aditivos son mezclados y esterilizados en un sistema de esterilización de altas temperaturas y corto tiempo (HTST).

5. El yogurt fermentado y los aditivos esterilizados son mezclados y homogenizados.

6. Finalmente, el yogurt es colocado bolsas por una máquina rellenadora.

7. Las bolsas de yogurt son empaquetados en cajas y colocados en el almacén de refrigeración.

Para una mayor comprensión del proceso Ver anexo Nº4

3.2 Aspectos técnicos en el diseño:

se a optado por seleccionar para el diseño de la planta los siguientes equipos:

El pasteurizador tipo A, la marmita de 50 galones, el homogenizador meganizener ref.M-010-3D.35, selladora de bolsa modelo 22-N y selladora de tarros, tanque de refrigeración ref. Tl.502/2 capacidad de 500 lts.

Las graficas y fichas técnicas de cada uno de los equipos se encuentran en el anexo Nº5

3.3 Aspecto económico:

Luego de seleccionar los equipos adecuados para aumentar la producción de yogurt y de establecer, deacuerdo a las características técnicas que estos nos ofrecen, un volumen de producción de 400 lts diarios, se estiman una serie de costos y utilidades a alcanzar. Ver anexo Nº2

3.4 Elaboración de cálculos:

3.4.1 Cálculos eléctricos.

Para cada equipo e instrumento eléctrico de la planta se ha hallado su respectiva potencia y corriente para obtener los datos necesarios a la hora del montaje de la planta. Ver anexo Nº 3

3.4.2 Diagrama unifilar

En la anterior grafica se indica la fuente de alimentación de carga, el diámetro del conductor de la acometida así como también el tipo de conductor, y los números indican el circuito respectivo. Ver tabla Nº 10

Tabla Nº 10

Circuitos Descripción circuitos Descripción

1 Alumbrado (oficina) 6 Tomas (z. producción)

2 Alumbrado

(z. producción) 7 Motor (selladora)

3 Alumbrado(z.descarga) 8 Motor

(tanq. enfriamiento)

4 Tomas (oficina) 9 Marmita

5 Tomas (z. descarga) 10 Homogenizador

4. RESULTADOS

Después de haber planteado el problema en estudio y plantear un diseño para solucionar en parte el mismo, se propone llevar a cabo la implementación de acuerdo al estudio realizado, es importante recalcar que si se tiene el sistema funcionando, no solo los índices de producción aumentarían considerablemente sino que también los estándares de calidad

Adicionalmente, la inversión que se realiza es considerablemente alta pero con el paso del tiempo, se lograra obtener importantes resultados que permitirán a la empresa ser mucho mas eficientes en cuanto al factor producción, también

a futuro se puede pensar en la integración general de la empresa en cuanto a flujos de información del sistema , lo que resultara valioso para medir características de desempeño y de capacidad de los equipos. Con base en lo anterior, se logra demostrar que el desarrollo de esta aplicación cumple con los objetivos o metas previstas de ganar eficiencia y reducir costos a través de la implementación de un proceso de automatización.

5. CONCLUCIONES

 Las comparaciones tanto administrativas como tecnológicas son buenos métodos para definir si el proceso y los equipos que se propusieron son los más aptos tanto económicamente como de idóneos para este tipo de procesos.

 Ya planteada la alternativa de solución de automatización se demostró que la eficiencia de la nueva planta va ser mucho mejor, por que no se va a sobre utilizar los equipos y de la eficiencia de 50% pasara a un 90%.

• Con la automatización de la producción de yogurt se logra optimizar los recursos disponibles, mayor confiabilidad y seguridad del proceso controlado, mejorar la calidad de producción

• Aunque el proceso reviste mejoras y beneficios significativos su implementación inicial es costosa, aspecto que debe analizarse muy bien en el momento de la planeación

6. BIBLIOGRAFIA

http://www.interenzimas.com

http://www.agrosuni.com/cuajo yogurt.htm

http://www.mundohelado.com/materiasprimas/laleche-conservacion-01.htm

http://www.Crandall International.htm

http://www.Lantech Mexico.com

http://www.hergo.com

Elaboración de productos lácteos. Manuales para educación agropecuaria. Delea. Benito Juárez. Editorial Trillas S.A. 1982

ANEXOS

Anexo Nº1

Distribución de planta

Instalaciones eléctricas respectivas

Anexo Nº2

Tabla Nº6 costos respecto a una producción diaria de 400 lts y mensual de 1.000 lts de yogurt.

TABLA Nº 6

materia prima (para 400 Lts) Costos (400litros) $ Costos por litro $

leche 400 Lts 300.000 750

Azúcar 52.800 132

Cultivo 44.800 112

Saborizantes (6) 24.000 c/u 50

Colorantes (6) 24.000 c/u 50

Frutas 24.000 150

Tarros 232.000 483

Pipa de gas 192.000 20

Energía 32.000 3

Agua 72.000 7.5

Teléfono 20.000 2.5

Mano de obra 80.000 (día) 320

Transporte 25.600 34

Total (producción día) 1`123.200 2144

Total (producción mes) 28`080.000 53.600

Tabla Nº7 las utilidades perseguidas para una producción mensual de 1.000 lts, donde el costo estimado por litro equivale a 3.500 pesos en el mercado

TABLA Nº7

Costos de producción mensual Costos de mantenimiento Ingresos Utilidades

28`080.000 17500 35`000.000 6`902.500

Tabla Nº 8 inversión necesaria para obtener los equipos propuestos

TABLA Nº8

Equipos seleccionados Capacidad de producción Precio (peso colombiano)

pasteurizador 500 lts 18`000.000

marmita 200 lts 14`770.000

Homogenizador 30.000lts/h 15`520.000

selladora 2.000 cc 13`900.000

Tanque de enfriamiento 500 lts 4`780.000

total 66`970.000

Anexo Nº3

Tabla Nº9. Cálculos para la carga eléctrica

Circuito Descripción Potencia Fase

Amperios Voltaje Voltios Protección

Breakers

A B

1 Alumbrado (oficina) 40w *4

(160w) 0.33 120

1x15Am

2 Alumbrado

(z. producción) 40w*9

(360w) 0.33 120 1x15Am

3 Alumbrado

(z.descarga) 40w*4

(160w) 0.33 120 1x15Am

4 Tomas (oficina) 400w 0.83 120 1x15Am

5 Tomas (z. descarga) 400w 0.83 120 1x15Am

6 Tomas (z. producción) 400w 0.83 120 1x15Am

7 Motor (selladora) 746w 3.39 3.39 220 2x20 Am

8 Motor

(tanq. enfriamiento) 746w 3.39 3.39 220 2x15 Am

9 Marmita 741w 3.36 3.36 220 2x15 Am

10 Homogenizador 3730w 17 17 220 2x30Am

Total Corriente 29.13A 30.12A

Anexo Nº4

Diagrama de flujo para una producción industrial.

Anexo Nº5

Características del homogenizador (dimensiones y parámetros de operación)

Pasteurizador

Selladora

Tanque de enfriamiento

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