CAPITULO III DISEÑO DEL SISTEMA DE PROCESO
1. Sistema de proceso El siste sistema ma de proc proces eso o o Ingen Ingenie iería ría del del Pro Proyect yecto o vie viene a ser ser el est estudio udio de la tecnología que es un conjunto de cono co noci cimie mient ntos os de cará caráct cter er técn técnico ico y cien cientí tífi fico co que que perm permit ite e dete determ rmin inar ar el proce proceso so produ product ctivo ivo para para la utili utiliza zaci ción ón racional de la materia prima e insumos disponibles destinado para la fabricación de una unidad productiva. La ingeniería tiene la responsabilidad de elegir el proceso productivo del proyecto, cuya disposición en planta conlleva a la adopción de una determinada tecnología para la instalación de obras físicas y de servicios básicos, de acuerdo a los equipos y maquinarias seleccionadas.
CAPITULO III DISEÑO DEL SISTEMA DE PROCESO
1. Sistema de proceso El siste sistema ma de proc proces eso o o Ingen Ingenie iería ría del del Pro Proyect yecto o vie viene a ser ser el est estudio udio de la tecnología que es un conjunto de cono co noci cimie mient ntos os de cará caráct cter er técn técnico ico y cien cientí tífi fico co que que perm permit ite e dete determ rmin inar ar el proce proceso so produ product ctivo ivo para para la utili utiliza zaci ción ón racional de la materia prima e insumos disponibles destinado para la fabricación de una unidad productiva. La ingeniería tiene la responsabilidad de elegir el proceso productivo del proyecto, cuya disposición en planta conlleva a la adopción de una determinada tecnología para la instalación de obras físicas y de servicios básicos, de acuerdo a los equipos y maquinarias seleccionadas.
Las plantas de procesamiento agroindustrial tiene como finalidad técnica la de conve co nvert rtir ir mater materia iass prima primass pere perece cede dera rass en prod produc ucto toss agroi agroind ndust ustri riale aless más más o menos estables, utilizando métodos seguros para sus procesos de transformación y conservación, asegurando una elaboración higiénica de los alimentos (Casp, 2005)
2. Estudios previos Los estudios previos parten de los resultados obtenidos de estudios como: •
Disponibilidad de materia prima,
•
Demanda insatisfecha del producto terminado,
•
Tamaño de planta escogido consignará la capacidad productiva;
•
La macro y micro localización de la planta condicionara el área de influencia y
•
Por tanto la planificación del abastecimiento de materia prima y
•
Diseño de planta y
•
Plan de ventas tentativo que se plantee en el estudio de mercado, condicionará el plan de producción de la planta.
Estos estudios están conformados de la siguiente manera: 1. Estudio preliminar de materias primas 2. Estudio preliminar de productos terminados 3. Estudio preliminar de las alternativas diferentes en Tecnología de procesamiento e ingeniería de alimentos
El análisis y evaluación de las alternativas requiere conocer información bibliográficos y en algunos casos, los datos de estudios del laboratorio de desarrollo de proceso o de planta piloto de experimentación. Una representación de esta información es el flujo grama de proceso, el cual puede ser muy útil. El proceso es especialmente práctico cuando usan los
2.1.1. Estudios previos de materia prima y producto terminado Por otro lado, los estudios de materias primas deben considerar lo siguiente:
Disponibilidad y ubicación de las materias primas, lo cual tendrá gran influencia sobre la ubicación de la fábrica de alimentos. El sistema de procesamiento de alimentos correspondiente. El coste de la materia prima y su transporte. Esto podría influenciar en la producción y la comercialización de las materias primas en la zona o la región donde la planta de alimentos estará ubicada. Por ejemplo: Procesar frutas donde existe un mercado habitual para el consumo en fresco. Sin embargo, éste puede ser un problema cuando un competidor aumenta los precios de la materia prima en fresco. En otra situación, podría ser necesario producir la materia prima al fresco, debido a la falta de una materia prima apropiada en la zona donde la planta de alimentos está ubicada. Definición, especificación o la caracterización de las materias primas más apropiada para el procesamiento en productos alimenticios deseados. En estos estudios, las posibilidades tecnológicas para el procesamiento de materias primas deben ser incluido.
Los estudios de los productos terminados alimenticios deben incluir lo siguiente: •
La caracterización de los productos (tan profundo como sea posible), Incluyendo los aspectos legales y comerciales, así como su consumo. El objetivo es definir la calidad técnica, legal y comercial de cada alimento que el proyecto fabricara.
Los estudios de los productos terminados alimenticios deben incluir lo siguiente: •
El análisis de mercado de los productos a estudiar sobre la base de la calidad y especificaciones. Por ejemplo, en una caja de leche esterilizada, sería importante analizar las cualidades de los tipos de leches: Leche entera, semidescremada o descremada. Este análisis de mercado debe incluir el análisis de competidores de cada producto, determinar su tecnología, y si posible, su reacción probable ante el proyecto.
Los estudios de los productos terminados alimenticios deben incluir lo siguiente: •
Estudio de la respuesta sobre el precio de producto, así como las dificultades en su distribución y suministro del producto de acuerdo a las diferentes especificaciones.
Además de esas consideraciones antes mencionadas se debe incluir información como la demanda de producto, volumen de producción de acuerdo con las especificaciones del Producto alimenticio valorado. MP BUENA
PROCESOS
ALIMENTOS
CALIDAD
CONTROLADOS
BUENA CALIDAD
MP MALA
PROCESOS
ALIMENTOS
CALIDAD
CONTROLADOS
MP BUENA
PROCESOS NO
ALIMENTOS
CALIDAD
CONTROLADOS
MALA CALIDAD
MALA CALIDAD
Figura 3.1: Los procesos de producción y la calidad de los productos.
3.3. PROCESO DE PRODUCCION O TECNOLOGIA DE PROCESO El proceso de producción se define como la forma en que la materia prima y los insumos son transformados en un producto final mediante la participación de una determinada tecnología, entendiéndose desde el punto de vista práctico como tecnología a la combinación de mano de obra, equipos y/o máquinas, métodos y procedimientos que permitirá mediante un conjunto de conocimientos técnicos y científicos la transformación de la materia prima a producto final.
3.3. PROCESO DE PRODUCCION O TECNOLOGIA DE PROCESO Las etapas de un proceso de producción de alimentos son actividades unitarias, donde se dan cambios físicos, trasformaciones químicas o ambos, de acuerdo a determinadas condiciones de operación: presión, temperatura y otras. (Pérez, 2009) Existe un rendimiento, una conversión y una selectividad, dependiendo de la actividad unitaria. Cada actividad unitaria requiere un equipo principal y equipos complementarios. El proceso industrial es conceptual y se operativiza en una instalación industrial (planta). (Pérez, 2009).
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN a. Según el Flujo i. Proceso de Producción en serie Es aquel, cuando ciertos productos con diseño básico relativamente estable en el tiempo y están destinados a un gran mercado permitiendo una producción para existencias o para stocks. Este proceso de producción está asociado a bajos costos unitarios. Ejemplo. Fabricación de jugos (Frugos), leche evaporada (Gloria), cerveza (Cristal), gaseosa (KR), etc.
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN a. Según el Flujo ii.
Proceso de Producción por pedido
Es aquel cuando la producción sigue secuencias que hacen necesarias su flexibilización a través de mano de obra y equipos suficientemente dúctiles para adaptarse a las características del pedido. Este tipo de proceso afecta los flujos económicos por la mayor especialidad del recurso humano y por las mayores existencias que será preciso mantener. Ejemplo. Industrias Alimentarias SRL que fabrica mermelada para G.W. Yichang & Cia con la marca Florida
iii. Proceso de producción por Proyecto Es el que corresponde a un producto complejo de carácter único que con tareas bien definidas en términos de recursos y plazos, da origen a un estudio de factibilidad complejo. Ejemplo: Complejo azucarero (Pomalca), complejo aceitero (Palma del Espino), Industria del esparrago, etc.
b. Según la existencia en el Mercado i. Procesos convencionales o de dominio público: Es aquel cuya tecnología ya se conoce. Ej. Industria chocolate, pasta de cacao, Néctar, yogurt, aceite etc.
b. Según la existencia en el Mercado ii. Procesos Novedosos originales o no convencionales: Se refiere a aquellos procesos recién descubiertos. Eje. Polímeros biodegradables, empaques inteligentes.
b. Según la existencia en el Mercado iii. Procesos Obsoletos: Se refiere a aquellos procesos que ya no son competibles en el mercado porque existen otros de mayor competitividad. Eje. Producción de aceite en botellas de vidrio, elaboración de bombones artesanales.
c. Según el tipo de Producto: Esta clasificación se hace en función al tipo de bienes y/o servicios que se van a producir. -
Procesos extractivos. Procesos de transformación química. Procesos de transformación alimentaria Procesos de transformación física. Procesos de transporte. Procesos de salud, etc.
c. Según la mano de obra o el capital i. Tecnología intensiva en mano de obra Es aquella tecnología donde se combinan la mano de obra, el uso de equipos y/o máquinas y los métodos o técnicas de procesamiento, siendo mayor en la mayoría de los casos, cuando se trata de países en vías de desarrollo la utilización de mano de obra y en los países desarrollados el uso de máquinas y equipos.
c. Según la mano de obra o el capital ii. Tecnología intensiva en Capital Es aquella tecnología donde predomina de los 3 factores el uso de equipos y/o máquinas, se clasifican en cuantitativas y cualitativas
a. Cuantitativa Por que predomina un mayor número de equipos y máquinas.
c. Según la mano de obra o el capital ii. Tecnología intensiva en Capital b.
Cualitativos Por qué está en función a un mayor grado de automatización. Los distintos tipos de procesos productivos pueden clasificarse en función de su flujo productivo o del tipo de producto que se está trabajando teniendo en cada caso efectos distintos sobre corrientes de fondo, es así que:
c. Según la mano de obra o el capital *
Cuando existe mayor mano de obra en un proceso productivo es menor el costo de equipos y maquinas.
*
Cuando existe menor mano de obra y existe mayor uso de equipos y maquinas es mayor el costo de estas.
Evaluación para la selección de tecnologías de proceso Estudiar las materias primas y productos terminados generalmente apoya el Interés en obtener la información adicional sobre tecnología de proceso e ingeniería.
Si los resultados muestran que el proyecto es digno de continuar, una evaluación bibliográfica y/o estudios de laboratorio deben ser llevados (Giral et al.., 1979; Peters y Timmerhaus, 1991). Los datos máximos y la información relacionados a los sistemas de procesamiento de alimentos, la tecnología y las alternativas de ingeniería son adquiridos en esta etapa.
a) Descripción de tecnología de proceso e ingeniería En las alternativas tecnológicas, analizar su influencia sobre la calidad de producto, si el balance de masa y energía mantienen su equilibrio, se verá el rendimiento de productos terminados, gastos de energía y formación de desperdicios.
La descripción aproximada de instalaciones auxiliares o sistemas (La energía, el manejo de materiales, los sistemas de control necesarios, etc.).
Para obtener información y fuentes bibliográficas usar normalmente: •
•
•
Revistas especializadas sobre ciencia, tecnología e Ingeniería de alimentos. Libros de Tecnología e ingeniería de alimentos (Bartholomai, 1987). Boletines de equipo del procesamiento de alimentos y otros folletos.
b) Estudios de planta Piloto Cuanto un equipo de investigación ha desarrollado un nuevo producto o de interés para industrializarlo hecho a nivel de laboratorio, es necesario valorar la documentación correspondiente y necesaria que permite que el ingeniero de planta desarrolle la tecnología apropiada y la ingeniería tanto como el diseño del sistema del procesamiento de alimentos.
Durante la experimentación de planta piloto, la información y los datos que fueron obtenido antes de laboratorio y de referencias de literatura son aplicados para conseguir un diseño exacto; muchas hipótesis son demostradas y la mejor información sobre las series de factores de proceso y parámetros es obtenida (incluyendo algunos parámetros de diseño de equipo y las condiciones de procesamiento apropiadas necesarias para el producto). Los estudios de planta son estudios de simulación físicos, comparado con las simulaciones matemáticas en una computadora (todavía no es usada mucho en estudios de procesos en la industria de alimentos) y la simulación de una planta de comida entera o el procesamiento de alimentos.
El sistema (o parte de una operación de unidad) están tendidos en el hecho de que es más fácil y más barato experimentar en la computadora o a nivel de planta piloto que en el nivel industrial. Por ejemplo, para determinar las condiciones de secado más apropiadas para un nuevo producto, es necesario experimentar en una planta piloto de secado ya que los costos de explotación son más bajos que en una planta industrial y el margen de la operación es más grande. En este caso, lo más que la velocidad del aire suficiente, condiciona la temperatura operativa, la carga de cama de secado, etc. pueden ser determinados.
En algunos casos, si el modelo físico de la planta piloto es demasiado simple, solamente las tendencias en el comportamiento de proceso son deducidas. En otras palabras, los resultados no pueden ser exactamente reproducidos en un nivel industrial. En otros casos, puede haber un modelo matemático que representa el proceso, pero esto es solamente visto ocasionalmente en la industria de alimentos, principalmente con nuevos productos donde ningunos datos están disponibles de las fuentes de información diferentes. Si un modelo matemático existe la simulación física en una planta piloto no es necesaria ya que puede ser hecha en una computadora, sin duda alguna un enfoque más barato.
c) Proyecto final de un sistema de procesamiento de alimentos y diseño de planta de alimentos Lo siguiente puede ser definido como información y datos presentados en documentos correspondientes a estudios anteriores mencionado y del análisis de las diferentes alternativas:
Balances de Masa y energía de sistemas de procesamiento de alimentos y sus correspondientes flujogramas. Especificaciones de equipo del procesamiento de alimentos y sistemas auxiliares necesarios. La inversión total necesaria (Con el error más bajo que ± 30 %) y su evaluación económica.
El Análisis del Proyecto preliminar de Planta de alimentos determina si la solución adoptada puede ser usada en la planta a construirse. Si es así, entonces es necesario describir la planta de procesamiento de alimentos en un nivel de ingeniería detallado en orden cubrir los requisitos del proyecto final, y calcular la inversión requerida con la cierta exactitud. En otras palabras, usando la información y los datos de los estudios previos nosotros podemos definir la mejor alternativa de procesamiento de alimentos
Luego de la selección el diseño de planta deberá incluir: 1. Dibujos de diseño optimizado del procesamiento de alimentos necesario (incluyendo la energía y los ahorros de agua y las razones del grado de automatización), la calidad de producto, 2. Documento de especificaciones técnicas (donde especificaciones para componentes de la solución adoptada son descrito en el detalle), además se debe considerar: Sistema de lavado CIP. o o Sistemas de manejo de energía (vapor y refrigeración e instalaciones eléctricas). Sistemas de Control. o
Luego de la selección el diseño de planta deberá incluir:
El documento de dibujos detallado como el diseño y distribución de las diferentes área; requisitos para levantar sistemas del procesamiento de alimentos y planta de alimentos correspondiente. Sistemas de manejo de materiales y tratamiento de agua residual. Documento de presupuesto detallado, en el que se debe considerar: Requisitos para mano de obra calificada y no o Presupuesto aproximado. (La inversión necesario ± 20 - 30%) o Trabajar costos estimados. o Análisis de inversión económica y financiera. o