diseño de una planta procesadora de hidromiel

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PRESENTACION En el presente trabajo presentamos el diseño de una “planta de procesamiento de “hidromiel” para lo cual se ha trabajado con datos reales recopilados de fuentes como municipios, ministerio del trabajo y promoción del empleo, fuentes confiables como EMUSAP-Abancay, electro sur este-Abancay. El diseño de esta planta se tomo en cuenta el estudio de la localización, tamaño de la planta, las áreas que lo conforman tomando en cuenta su tamaño y los equipos a utilizarse en cada operación. Espero que este diseño de la planta sea de mucha utilidad, y que los errores que se tuviera sean observados de forma provechosa para el mejoramiento de este trabajo.

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DISEÑO DE UNA PLANTA PROCESADORA DE HIDROMIEL I.- INTRODUCCION PROBLEMÁTICA DE LA MIEL Los volúmenes de producción de miel de abeja en los últimos años en la región Apurímac han ido incrementándose notablemente, considerando el mismo nivel de incremento de la miel de abeja se requerirá ampliar el mercado de la miel en un mediano o a largo plazo, en la actualidad aun no se esta promoviendo la diversificación masiva del consumo consumo de la miel en nuestro entorno así como en un derivado, que podría ser hidromiel, específicamente en la provincia de Abancay. La miel es una materia prima de buenas propiedades nutricionales y medicinales, en el transcurso del tiempo ha ido disminuyendo su valor debido a la competencia, y a la desconfianza del consumidor por la venta de miel adulterada; hecho que los apicultores disminuyeron sus niveles de ingresos económicos. La miel es una sustancia dulce elaborada por las abejas (Apis mellifera) a partir del néctar de las flores, que las abejas liban, transportan, tr ansportan, transforman, deshidratan, concentran y almacenan en panales".

1.1 ALTERNATIVAS Dar un valor agregado a la materia prima para obtener mayores utilidades e impulsar la actividad apícola, incentivando al apicultor a la l a crianza intensiva de las abejas; incrementar sus niveles económicos, diseñando una planta procesadora de hidromiel para darle mayor valor agregado, innovando tecnologías en el procesamiento de hidromiel para obtener producto de alta calidad.

1.2.- HIDROMIEL Es una bebida alcohólica fermentada, resultado de la fermentación alcohólica del mosto de miel de abeja por las levaduras del genero saccharomyces. II. LOCALIZACION DE LA PLANTA La planta se diseñará dentro del contexto de la cuidad de Abancay - Apurimac, se tomara en cuenta la cercanía c ercanía al mercado del producto final (hidromiel), sus vías de transporte, como también disponibilidad de terreno, materia prima, disponibilidad de agua potable, como principales factores para la elección del lugar de la futura planta.

2.1 MACROLOCALIZACION A. Pachachaca B. Karkatera C. Micaela bastidas D. Tamburco. E. San Antonio

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2.1.1.-ANÁLISIS DE FACTORES CUANTIFICABLES 2.1.1.1.-Materia prima : Tabla Nº 1 Disponibilidad de materia prima en las alternativas de ubicación de planta. Condición Alternativas Bueno Regular Regular Malo Pachachaca X Karkatera X Micaela bastidas X Tamburco X San Antonio X Fuente: información del presidente de la mesa temática de apicultores de Abancay. 2.1.1.2.-Disponibilidad de Mano de Obra.

Tabla Nº 2 Población económicamente activa, por categoría área urbana y rural. Categoría de Provincia Ocupación Trabajo fam. Abancay Trabajo Total obrero Empleado independiente No ocupación remunerado Trabajo no calif. 6383 1813 108 946 2194 Serv. Peón Otra Agricultura Buscando trab. Por primera vez

357 6963 820

20 -

Buscando trabajo por primera vez

-

357 3

-

-

-

6776

164

-

-

-

820

75 125

-

1401 313 127 782 839 825 6 Fuente: Ministerio del trabajo y promoción del empleo  – Abancay. Obreros M. O. calificada.

Tomando como base los datos estadísticos del ministerio de promoción del empleo, se elaborara los cuadros de mano de obra calificada y no calificada para los respectivas alternativas.

Tabla Nº 2.1 2.1.1.2.1.- Mano de Obra Calificada Alternativa A B C D E Fuente: Elaboración propia

Bueno

Disponibilidad regular X

Malo X

X X X

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Tabla Nº 2.2 2.1.1.2.2.- Mano de Obra no Calificada. Alternativa A B C D E Fuente: Elaboración propia

Bueno X

Disponibilidad regular

Malo

X X X X

2.1.1.3.-mercado.- El mercado potencial para el hidromiel se ve la clase media, personas entre las edades de (18  –  45 años), que concurren a los centros de diversión de la ciudad de Abancay, en su mayoría los centros de diversión están situadas en la parte céntrica de la cuidad en las avenidas arenas, Arequipa. Para luego extenderse a las Provincias de Apùrimac. Se evalúa en el siguiente cuadro la disponibilidad de centros de diversión en cada alternativa de ubicación de la planta. Tabla Nº 3 Disponibilidad de mercado para el hidromiel en las alternativas de localización. Disponibilidad de centros de diversión en cada alternativa Alternativa Bueno regular Malo Pachachaca X Karkatera X Micaela bastidas X Tamburco X San Antonio X Fuente: Elaboración propia 2.1.1.4.-servicio público e infraestructura social

Alternativa Pachachaca Karkatera Micaela bastidas Tamburco San Antonio Fuente: municipios.

Tabla Nº 4 Servicio Público Público e Infraestructura Social Seguridad Basureros Hospitales Teléfonos No No No Si No No Si No Si Si Si Si No Si Si Si No Si Si Si

Internet No No Si Si Si

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2.1.1.5.-Organización 2.1.1.5.-Organización de las Comunidades: Tabla Nº 5 Nivel organizacional de las comunidades Alternativas Nivel de organizacional Bueno Regular Pachachaca X Kerkatera X Micaela bastidas X Tamburco X San Antonio. X Fuente: Municipios. 2.1.1.6.-Disponibilidad de terrenos: Tabla Nº 6 Disponibilidad Disponibilidad de terrenos de las alternativas Alternativas Condición del terreno Disponibilidad Costo s/. m2 Pachachaca Buena 100.00 Karkatera Bueno 40.00 Micaela básicas Regular 150.00 Tamburco Bueno 180.00 San Antonio Bueno 80.00 Fuente: Municipios 2.1.1.7.-Política de descentralización: Tabla Nº 7 Políticas de Descentralización de las alternativas. Instalación de una empresa Alternativa Bueno Regular Malo Pachachaca X Karkatera X Micaela bastidas X Tamburco X San Antonio X Fuente: Ministerio Del Trabajo Y Promoción Del Empleo

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2.1.1.8. Energía Eléctrica

Tabla Nº 8 Costo de Energía Eléctrica por Kw-h Alternativa Disponibilidad Pachachaca SI monofásica Karkatera SI monofásica Micaela bastidas SI trifásica Tamburco SI trifásica San Antonio SI trifásica Fuente: Electro Sur Este S. A Abancay

2.1.1.9. Agua y desagüe 3

Costo kw (s/.) 0.42 0.42 0.4232 0.4232 0.4232

Tabla Nº 9

Costo m y disponibilidad de agua Alternativa Disponibilidad y calidad de agua Pachachaca SI Regular Potable Karkatera NO Mala Manantes Micaela bastidas SI Buena Potable Tamburco SI Buena Potable San Antonio SI Buena Potable Fuente: Emusap- Abancay 2.1.1.10.-Transporte: Disponibilidad de vías asfaltadas

Costo m3 (s/.) 0.425 s/. 4 X MES 0.45 0.375 0.375

Tabla Nº 10

Tipo de superficie Red vial Distancia km. Asfaltada Trocha Estado actual Abancay 0.00 Pachachaca 4.00 4.00 Bueno Karkatera 7.70 3.00 4.70 Pésimo Micaela bastidas 2.80 2.80 Regular Tamburco 3.00 3.00 Bueno San Antonio 5.00 5.00 Bueno Fuente: Dirección regional de transportes y comunicaciones – Apurímac (2002) 2.1.2.-PONDERACION Y CALIFICACION 2.1.2.1.-PROPUESTAS LOCACIONALES Tabla Nº 11 Propuesta de localización de la planta. pl anta. Departamento Provincia Distrito Apurímac Abancay Abancay Apurimac Abancay Abancay Apurimac Abancay Abancay Apurimac Abancay Tamburco Apurimac Abancay Tamburco

Centro poblado Pachachaca Karkatera Micaela Bastidas Tamburco San Antonio

Nominación Nominación A B C D E

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2.1.2.2.- IDENTIFICACION DE FACTORES LOCACIONALES F1: disponibilidad de la materia prima F2: disponibilidad de la mano de obra F3: mercado potencial F4: servicio público e infraestructura social. F5: organización de la comunidad F6: disponibilidad de terrenos F7: política de descentralización F8: Disponibilidad de electricidad F9: Disponibilidad de agua potable y desagüe F10: Vías de transporte 2.1.2.3.-METODO DE PONDERACION Si F1 es más importante que F2 entonces se le califica como 1. Si F1 es menos importante que F2 entonces se le califica como 0. Si F1 es de igual importancia que F2 entonces entonces se le califica como 1.

•

•

•

2.1.2.4.-RESULTADOS DE LA PONDERACION Tabla Nº 12 Cuadro de resultados de la ponderación de factores locacionales. F1 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10

0 1 0 0 0 0 1 1 1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

F10

1

1 0

1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 0 0

1 1 1 1 1 1

1 0 1 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 0 1 1

1 0 0 1 0 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1

0 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 TOTAL

0 1 1 1

1 1 1

1 1

1

Total

% Ponderación

9 5 9 2 1 4 2 9 9 9 59

15.25 8.47 15.25 3.39 1.69 6.68 3.39 15.25 15.25 15.25 100%

2.1.2.5.- PLANIFICACION Y PUNTAJES LOCALIZACIONALES Muy bueno Bueno Regular Deficiente

5 4 3 2

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2.1.2.6.-CREACION DE UNA MATRIZ PONDERADA Y RESULTADO DE ANALISIS Tabla Nº 13 Matriz ponderada y resultado de análisis. % Ponderación

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10

15,25 8,47 15,25 3,39 1,69 6,68 3,39 15,25 15,25 15,25 TOTAL

c. no ponderado A B C D E 4 3 2 4 2 3 3 3 4 3 2 2 3 4 3 2 2 4 3 3 3 3 4 4 3 4 4 3 4 4 4 4 3 4 4 3 3 3 4 4 3 2 4 4 4 4 2 3 4 4

A 0,61 0,2541 0,305 0,0678 0,0507 0,2672 0,1356 0,4575 0,4575 0,61 3,2154

Puntos ponderados B C D 0,4575 0,2541 0,305 0,0678 0,0507 0,2672 0,1356 0,4575 0,305 0,305 2,6054

0,305 0,2541 0,4575 0,1356 0,0676 0,2004 0,1017 0,4575 0,61 0,4575 3,0469

0,61 0,3388 0,3388 0,61 0,1017 0,1017 0,0676 0,0676 0,2672 0,2672 0,1356 0,1356 0,61 0,61 0,61 3,9609

E 0,305 0,2541 0,4575 0,1017 0,0507 0,2672 0,1356 0,61 0,61 0,61 3,4018

2.1.2.7.-CONCLUSIÓN De los resultados obtenidos se observa que el distrito de Tamburco provincia de Abancay, departamento de Apurimac es el resultado de la macro localización, en donde se realizara la micro localización para la ubicación ubica ción exacta de de la planta procesadora de hidromiel.

2.2.-MICROLOCALIZACION Para determinar la ubicación exacta de la planta procesadora de hidromiel, se zonificará el distrito de Tamburco; luego se analizará cada una de las zonas en cuanto a sus aspectos de sus vías de acceso, saneamiento de terreno, costo del terreno como también su política distrital.

Zonas: Zona A: Comprende la zona de de Antabamba baja ambas márgenes de la avenida Tamburco (salida de la plaza de Tamburco hacia kerapata) hasta Antabamba baja. Zona B: Comprende la zona de Víctor Acosta. Zona C: comprende desde el arco hasta la avenida coronel Gonzáles - alta), margen izquierdo de la panamericana (Abancay – Cusco).

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2.2.1.-Factores a tener en cuenta: 2.2.1.1.-Vías de Acceso -El ingreso a esta zona es por la av. tamburco que sale de la plaza de Zona A

Tamburco con un asfaltado de 100m aprox. sus vías de acceso en su mayoría son trochas.

Zona B

Sus vías de acceso no están asfaltadas en su totalidad, tiene por ingreso por la avenida luna Pizarro. Cusco, se -Esta zona tiene acceso a la panamericana Abancay  – Cusco, encuentra asfaltada.

Zona C

2.2.1.2.2.2.1.2.- Saneamient Saneamientoo del terreno (Instalaciones de Electricidad, Agua) Zona A Existe disponibilidad de terreno, no cuenta con los saneamientos respectivos. Zona B Existen terrenos libres para venta pero no cuenta el saneamiento respectivo y la expansión demográfica por la cercanía a la UNAMBA. Es Copado cada vez más. Zona C Los terrenos cuentan con instalaciones de agua, luz existen terrenos disponibles para venta, se encuentra cerca de la panamericana. 2.2.1.3.- Costo del terreno. Zona A Zona B Zona C

El costo de terreno oscila entre S/. M2 180 – 90 nuevos soles De acuerdo a la cercanía a la plaza de tamburco. El costo de de terreno terreno de acuerdo a la municipalidad de tamburco es S/. m2 120.00 nuevos soles. El costo de terreno de acuerdo de la municipalidad de tamburco es s/. M2 80.00 nuevos soles.

2.2.1.4.- Política distrital de acorde a la planificación urbanística del distrito tamburco. Zona A Es considerado zona agrícola y ganadera, la extensión poblacional recién esta abarcando parte de esta zona. Zona B Los terrenos es abarcado por la expansión demográfica, debido a la cercanía a la UNAMBA, es lotizado los terrenos. Zona C Esta destinada para la expansión demográfica, cuenta con extensiones de terrenos libres. Según el Plan Director de Abancay 2006- 2020 no existe una zona destinada exclusivamente como zona industrial.

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2.2.2.-Ubicación: Luego de haber evaluado los factores resulta como ganador la zona “C” donde se instalará la planta procesadora de hidromiel la planta estará ubicada en el margen izquierdo de la panamericana (Abancay – Cusco) en el distrito de tamburco,

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2.2.2.1.-Dirección exacta de la planta procesadora de hidromiel:

III.- TAMAÑO DE LA PLANTA 3.1.- Materia prima La producción de miel ha ido incrementándose considerablemente en los últimos años en la región Apurimac, las estadísticas muestran una producción de 7,0 Tn/año en la provincia de Abancay. (Informe por el presidente de la mesa temática de Abancay) 3.2.-Mercado El principal mercado será la cuidad de Abancay, para luego extenderse a las provincias de Grau, cotabambas- chalchuacho, donde donde el consumo es habitual por tener una actividad económica por influencias de la Minería; como también por medio de encuestas ya cuentan con centros de diversión o reuniones como discotecas, donde el consumo consumo es habitual. El mercado potencial para el hidromiel se va destinado la clase media como también a la clase adinerada, personas entre las edades de (18  –  45 años), que concurren a los centros de diversión y reuniones de la ciudad de Abancay, en su mayoría los centros de diversión están situadas en la parte céntrica de la cuidad en las avenidas arenas, Arequipa, entre otros. 3.3.-Tecnología Para la elaboración de hidromiel se implementara con tecnologías apropiadas para el proceso, teniendo los conocimientos del proceso, así como la aplicación del BPM, se producirá hidromiel de condiciones óptimas y de calidad para su consumo. 3.4.-Financiamiento Para poner en funcionamiento esta planta de procesamiento se recurrirá a las entidades financieras. Se transformará 300,0 Kg. de miel de abeja por cada ciclo de proceso, cada ciclo tiene una duración de 30 días hasta llegar a un producto terminado (hidromiel), además al año se podrá transformar 3600.0 Kg. de miel que representa el 51.43 % de la producción total de miel en la provincia de Abancay.

13 IV DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO. 4.1.-Diagrama de flujo Miel de abeja Recepción

Preparación del mosto

Agua 75 %

Pérdidas 0,5% 8  –  10 min. Tº Ebullición

Pasterización del mosto

Levaduras 0.5 gr./l. A Tº (25 –  (25  – 30ºC) 30ºC) Metabisulfito de Na (0.1g/l)

Inoculación de levaduras

Fermentación Fermentación del mosto

Trasiego Bentonita 0,012%

Clarificado

Perdida 0,0004 %

Perdida 4,0 % Bentonita + partículas 1,5%

Envasado

Perdidas 0.05%

Almacenamiento

4.2.-RECEPCION DE MATERIA PRIMA

La materia materia prima (miel) se recepcionará en condiciones optimas, que sea miel orgánico, orgánico, natural, que sea miel madura y de color no muy oscuro, se recepcionará en baldes de 18.00 litros para facilitar su manipuleo.

4.3.-PREPARACIÓN DEL MOSTO. El preparado del mosto se realizara en la marmita para luego pasteurizarlo, consiste en la adición del 75% de agua y 25% de miel, se realiza la mezcla con una paleta removiendo bien para facilitar la disolución esta operación se realiza con la finalidad de disminuir el contenido de grados Brix de la miel, además para reducir su viscosidad. 4.4.- PASTEURIZACION DEL MOSTO. Se pasteuriza del mosto se realizara en una marmita enchaquetada con la finalidad de reducir la carga microbiana y eliminar proteínas de la miel que están presentes en el mosto, esta operación se lleva acabo durante 8 a 10 minutos a una temperatura de ebullición.

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4.5.-INOCULACIÓN DE LA LEVADURA El mosto esterilizado se enfría a una tº de 25-30 ºc para facilitar el desarrollo de las levaduras, luego se mezcla un poco del mosto a fermentar con la levadura a fin de activar utilizando una relación de 0.5 gr /lt. Luego se deja reposar en un sitio abrigado abrigado (25-30ºC) hasta que se observe producción de gas (burbujeo), Una vez, vez, activada la levadura se siembra finalmente en el tanque de de fermentación. 4.6.-FERMENTACION DE MOSTO. Se debe utilizar un fermentador de acero inoxidable, debe estar perfectamente limpio y esterilizado antes de iniciar la fermentación, una vez lleno, se limpia la boca y se tapa con un lienzo o una tapa del fermentador. Se deja fermentar durante 24 horas y luego se agrega meta bisulfito de sodio utilizando una relación de 0.1 g/l. bien pulverizado, pulverizado, para agregar el meta bisulfito conviene disolverlo en agua y se revuelve con una cuchara para mezclarlo uniformemente. La fermentación alcohólica se llevara acabo durante 15 días. 4.7.-EL TRASIEGO El primer trasiego se realizara luego de los 15 días, durante la fermentación lenta será bueno hacer dos trasiegos, con un intervalo de 5 días entre uno y otro. Se hará a fermentadores bien limpios, se realiza esta operación con la finalidad de eliminar las levaduras muertas y algunas partículas que estén en el licor fermentado, se realizara esta operación de trasvase dos veces, lo que se requerirá 10 días. 4.8.-CLARIFICADO Adicionamos al hidromiel turbio una sustancia capaz de ejercer acción coagulante y flocularte (bentonita) que arrastra consigo las partículas en suspensión al fondo del recipiente para luego separarlo, se introduce a razón de 120 mg./l de hidromiel. Se dejara para la sedimentación 4-5 días, luego proceder la separación. 4.9.-ENVASADO Para el envasado se utilizara una envasadora manual, Se envasara en botellas de vidrio 750.00ml. Una etiqueta vistosa se prestará muy bien para darle una buena presentación al hidromiel.

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V.- BALANCE DE MATERIA DEL PROCESO PRODUCTIVO En el proceso de elaboración de hidromiel se utilizará 300 kg. Materia prima (miel de abeja), se realizara una mezcla con 75% de agua, para ello se considera la densidad del agua 1000Kg./m3 a 20 ºC. PRODUCTO Miel Agua TOTAL

PRODUCTO Mosto

TOTAL

PREPARACION DEL MOSTO ENTRA Kg. % PRODUCTO 300,00 25 Mosto 900,00 75

SALE Kg. 1.200,000

% 100

1.200,000

1.200,000

100

SALE Kg. 1194,000 6,000

% 99,5 0,5

1200,000

100

SALE Kg. 1194,597

% 100

1194,597

100

PRODUCTO Hidromiel perdidas

SALE Kg. 1194,712 0,004 1194,716

% 99,9996 0,0004 100

PRODUCTO Hidromiel perdidas

SALE Kg. 1146,924 47,788 1194,712

% 96 4 100

SALE Kg. 1129,855 17,206 1147,061

% 98,5 1,5 100

SALE Kg. 1129,290 0,565 1129,855

% 99,95 0,05 100

100

PASTEURIZADO DEL MOSTO ENTRA Kg. % PRODUCTO 1.200,00 100 mosto pasteurizado perdidas 1.200,00

100

INUCULACION DE LEVADURAS

PRODUCTO Mosto Levaduras TOTAL

ENTRA Kg.

1194,00 0,597 1194,597

% 99,95 0,05 100

PRODUCTO Fermento

FERMENTACION DEL MOSTO PRODUCTO Fermento Metabisulfito de sodio TOTAL

ENTRA Kg.

1194,597 0,119 1194,716

% 99,99 0,01 100

PRODUCTO Hidromiel

ENTRA Kg.

1194,712

TRASIEGO % 100

TOTAL

1194,712

100

PRODUCTO Hidromiel Bentonita TOTAL

CLARIFICADO ENTRA Kg. % PRODUCTO 1146,923 99,988 Hidromiel 0,138 0,012 Perdidas 1147,061 100

PRODUCTO Hidromiel

ENVASADO ENTRA Kg. % 1129,855 100

TOTAL

1129,855

100

PRODUCTO Hidromiel Perdidas

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5.1.- DIAGRAMA DE FLUJO CUANTITATIVO Diagrama de flujo: Miel de abeja (300,00kg.)

Recepción Miel 300,0 Kg. Agua 900,00Kg. Preparación del mosto

Mosto 1200,0 kg. 8-10min Tº. Ebullic. Perdida 6,00Kg. Pasterización del mosto Mosto 1194,0 Kg. Levaduras 0,597 Kg. a Tº 25-30ºC.

Inoculación de levaduras

Mosto 1194,597 Meta bisulfito de sodio 0,119 Kg.

Perdidas 0,004 Kg.

Fermentación del

Hidromiel 1194,712 Kg. Perdidas 47.788 kg.

Trasiego

Hidromiel 1146,924 Kg. Bentonita + partículas 17,206 Kg. Hidromiel 1129,855 Kg. Perdidas 0,565 Kg. Envasado clarificado

Bentonita 0,138 Kg. P

Hidromiel 1129,290 Kg. Almacenamiento

VI.- CARACTERISTICAS FISICAS DE LA PLANTA 6.1.- CALCULO DE SUPERFICIES DEL ÁREA DE PLANTA Se sigue los procedimientos siguientes: Superficie estática (Ss) La superficie se calculará en función función del área ár ea que ocupa los equipos así como:     

Donde: L: largo A: ancho Superficie de gravitación (Sg) Espacio necesario para el movimiento, tanto para el personal como para los materiales     

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Donde: N: numero de lados útiles de trabajo de maquina Sg: superficie gravitacional. Superficie de evolución (Se) Área destinada a la circulación cir culación del personal y operación de las maquinarias.   () )

Donde: K: constante resultante del cociente entre el promedio de altura de los elementos Móviles y dos veces el promedio de la altura de los elementos estáticos. Area total

   (       )  )

Donde: m: numero de equipos u maquinaria. 6.1.1.- SALA DE PROCESO AREA

EQUIPOS/MATERIALES

Recepción de Baldes de 18. lt. m.p Balanza de 50 kg cap Pasteurizado Marmita Inoculación de Recipiente acero levaduras inox. Fermentación Fermentadores Trasiego y Fermentadores Clarificado Baldes 18 lts Mesa Envasado Envasadora Bandejas Otros (Utensilios) Tamices, paletas, AREA TOTAL

L(m)

A (m)

N

0,25 0,50 0,85

0,25 0,60 0,85

0,50 0,70 0,70 0,25 2,50 0,70 0,50

0,50 0,70 0,70 0,25 1,00 0,70 0,40

0,90

0,90

K

M

1 2 2

1,03 1,03 1,03

17

1 1 1 1 4 2 1

1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03

1

4 1 1 43

1

1,03

1

1 1

12 12

Ss m

2

Sg

A. Tot. m

2

0,06 0,30 0,72

0,06 0,60 1,45

0,13 0,93 2,23

4,31 1,83 4,40

0,25 0,49 0,49 0,06 2,50 0,49 0,20

0,25 0,49 0,49 0,06 10,0 0,98 0,20

0,52 1,01 1,01 0,13 12,88 1,51 0,41

1,02 23,87 23,87 1,02 25,38 2,98 34,92

0,81

0,81

1,62

125,21

6.1.1.1.-Grafica de la distribución de equipos en el área de procesos 17.87,0 m

Marm ita

En vas

Sala de fermentación

Se

7,0 m

18

6.1.2.-OFICINA ADMINISTRATIVA Se considera un área de 20,0 m 2. 6.1.3.-ALMACEN DE MATERI A PRIMA La transformación de miel de abeja al año es de 3600,0 Kg. la cosecha de miel es semestral, por consiguiente se aprovisionará materia prima para un semestre, lo que se requerirá 100 baldes de 18 litros c/u, para almacenar 1800,0 Kg. de miel, se apilará uno sobre otro formando dos pisos. Numero de baldes = 100 unid. Longitud de balde c/u = 0,25 m Ancho de balde c/u = 0,25 0,25 m Espacio de la pared hacia el producto dos lados = 0.5 m + 0.5 m =1,0 m. Espacio del pasadizo = 1,0 m Longitud total del del almacén = 3.0 m( m( 12 baldes de 0.25m c/u) c/u) + 2 m(espacio) m(espacio) = 5.0 m Ancho total del del almacén = 1.0 m (4 baldes de 0.25m 0.25m c/u) + 1 m = 2,0 m

Área total de almacén de material prima = 5,0 m x 2,0 m = 10,0 m 2 6.1.3.1.-Grafico 6.1.3.1.- Grafico del almacén de materia prima

5,0m 0,5 0,5m

0,25

1

M

m 2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

2

2,0m

3 4 0,5m

1, 2, 3, 4,5, 6,..Numero 6,..Numero de baldes de 0,25 0 ,25 m c/u.

6.1.4.-ALMACEN DE PRODUCTO TERMINADO Producto obtenido = 1129,29 Kg. hidromiel. Tomando en cuenta la densidad del vino = 990 Kg/m3

             

19 Mh = masa de hidromiel & = densidad de hidromiel. Volumen del envase 0,750 lt. Numero de botellas necesarias = 1520,0 unid. De envases.       ( ( ) )( ( ) )     

Se colocara 12 unid. De envases en una jaba. Largo de la jaba c/u = 0.50 m. Ancho de la jaba c/u = 0,40 m. Espacio de la pared hacia las jabas = 0.5 m + 0.5 m =1,0 m. m. Espacio del pasadizo = 1,0 m Las jabas se apilaran en tres pisos. Longitud del almacén de producto terminado: =4,0m (10,0 jabas de 0,40 m) + 2m (espacio) = 6,0 m. Ancho total del almacén de producto terminado: = 2,0m (4,0 jabas de 0,5 m) + 1,0 m = 3,0 m

Área total del almacén de prod. Terminado = 18.0 m2 m2 6.1.4.1.-Grafico del almacén de producto terminado 6,0m 1,0m 0.4m

0,4m 0,4m

0,5m 0,4m

0,4m 0,4m

0,5m

0,5m 0,5m 0,5m 0,5m

 jabas

3,0m

 jabas

1,0m 0,5m

0,5 m

20

6.1.5.-CASA DE FUERZA La marmita funcionara con vapor, para ello la planta contara con una casa de fuerza que ocupará un área de 20.0m2 6.1.6.-ALMACEN DE ENVASES E INSUMOS Se aprovisionará 756 jabas conteniendo 9072,0 unid. De botellas para un semestre, por lo tanto se requieres un espacio de 50,6 m2, se apilaran en 7,0 pisos. Se considera también 2,0 estantes cada uno con una dimensión de 2,0 m de largo por 0.5 m de ancho. Área total del almacén de envases e insumos =50,6 m2

6.1.6.1.-Grafico del almacén de envases e insumos 9,2m 0,5m

1,0m 0.4m

0,5m 1 2 3 4 5 0,5m 6

0,4m 0,4m

0,5m 0,4m 10 11 12 13 14 15 16 1 18

0,4m 0,4m

2 3 4 5 6 7 8 9

0,5m

5.5 m

1,0m

 jabas

 jabas

0,1m Estante

0,5m

0,5m

Estante

21

6.1.7.-GUARDIANIA Consideramos 6 m2 6.1.8.-AREA DE LAVADO DE BOTELLAS Se considera el lavado manual de las botellas para ello se necesita un area igual al numero de jabas que se utilizara en el envasado del hidromiel, para ello se necesitará dos lavaderos de 1,0 m 2 c/u. Ara total del área de lavado = 30,0 m2. 6.1.8.1.-Grafico del área de lavado 6,0m 1,0m

0,5m

0.4m 0,4m 0,4m 0,4m 0,4m

0,5m 0,5m 0,5m 0,5m

0,4m

 jabas

0,5m

5,0m

 jabas

1,0m 1,0m

1,0m

lavadero

lavadero

0,5m

6.1.9.-CONTROL DE CALIDAD Control de calidad se considerara un área de 12m2 6.1.10.-TANQUE DE AGUA Consideramos 12 m2 6.1.11.-AREA DE SERVICIOS HIGIENICOS El servicio higiénico se considerará para mujeres y varones ocupando cada servicio higiénico un área de 6,0 m2, incluyendo su ducha y lavamanos para p ara cada uno; por tanto se tendrá un área de 12 m 2. 6.1.12.-VESTUARIO La cantidad de operarios que trabajan en la planta es de 6 personas, por tanto Se considera un área de 1,0 m 2 /persona, se requerirá un área de 6 m2. 6.1.12.1.-Grafico del vestuario 6,0 m 1,0m

Área total de las áreas de la planta procesadora de hidromiel = 321.81 m 2

22

6.2.-ESQUEMA DE LA TABLA RELACIONAL La distribución de áreas nos permite determinar la cercanía de las áreas de la planta procesadora de hidromiel, si son adecuadas o no que un área este próximo al otro.

A. B. C. D. E. F. G.

H. I. J. K. L.

Sala de proceso Oficina administrativa Almacén de materia prima Almacén de producto terminado Caza de fuerza Almacén de materiales y otros guardianía

área de lavado de botellas Control de calidad Tanque elevado SSHH vestuario

6.1.1.- Layout para la planta de hidromiel A

Sala de procesos

B

Oficina administrativa

X7

Almacén de materia prima

X7

C D

Almacén de producto terminado

E

Caza de fuerza

F

Almacén de envases e insumos

G

GUARDIANIA

H

Área de lavado de botellas

I

Control de calidad

J

Tanque elevado

K

SSHH

L

Vestuario

Valores A = Absolutamente necesaria E = Especialmente importante I = Importante O = Normal U = Sin importancia / indiferente X = Indeseable XX = Muy indeseable

E1 E1

U

X4

O X4

I1

X4 I1,2

U

O7

X7

I1

X5

E2

O U O XX3 X4 X3 O O I2 U O X3 X4 U U O I2 U X4 XX3 X3 X4 O X3 O1 I2 O U O U U X7 X4 X3 O X3 I2 U I1 O XX3 U XX3 X3 O X3 O I7

Razones: 1=continuidad 2 = control 3 = higiene 4 = seguridad 5 = ruidos y vibraciones 6 = energía 7=circulación

23

24

VII.- DISEÑO DE MARMITA Este diseño de la marmita funcionará con vapor que se generara mediante un caldero en la planta, además será un evaporador abierto, el tratamiento térmico se realizara por batch, por cada batch se pasteurizara 200.00 kg. de mosto, se efectuará 6.0 batch para concluir la pasterización de los 1200.00kg.de mosto. mosto.

7.1.- DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MARMITA ( Vm ) Masa del mosto a pasteurizar / batch

= 200.00 kg

Densidad de la miel

= 1400.0 kg/m3

Densidad del agua a 20º C.

= 1000 Kg/m3

Masa de la miel/batch

= 50.00 Kg.

Masa de agua/batch

= 150.00 kg        

Donde:

24

VII.- DISEÑO DE MARMITA Este diseño de la marmita funcionará con vapor que se generara mediante un caldero en la planta, además será un evaporador abierto, el tratamiento térmico se realizara por batch, por cada batch se pasteurizara 200.00 kg. de mosto, se efectuará 6.0 batch para concluir la pasterización de los 1200.00kg.de mosto. mosto.

7.1.- DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MARMITA ( Vm ) Masa del mosto a pasteurizar / batch

= 200.00 kg

Densidad de la miel

= 1400.0 kg/m3

Densidad del agua a 20º C.

= 1000 Kg/m3

Masa de la miel/batch

= 50.00 Kg.

Masa de agua/batch

= 150.00 kg        

Donde: V = volumen total de la marmita Mt = 200 kg. kg. Masa total del mosto ρc = densidad del mosto.



   



      

ρ a = 1000.0 kg/m 3 (Densidad del agua) ρ m = 1400 Kg./m3 (Densidad de la miel)

Xa= 0.75 Fracción másica del agua Xm= 0.25 0.25 Fracción másica de la miel

Dando un factor de seguridad del 5.0% para evitar rebalses por los costados, determinamos el volumen real de la marmita.

        

25

Vm = Vcil + Vse. Vm = Volumen de la marmita Vcil. = volumen del cilindro: τ R2h Vse = volumen de la semi esfera: (2/3) τ R3 Relación entre la altura y el radio: radio: h = (1/2)D = R Por tanto: Vm = (5/3)

τ

R3

  √        Vm=0.195 m3

R= 0.334 m. radio de la marmita

Finalmente se tiene: Hm = 2(0.334) + 0.0082 = 0.75 m. Hcil. = 0.416m

7.1.1.-Grafico de la marmita

26

7.2 BALANCE DE ENERGÍA EN LA MARMITA EN EL PROCESO DE PASTEURIZACION DELMOSTO Se efectúa el balance de energía en la marmita con la finalidad de determinar la cantidad de vapor requerido para la pasterización del mosto. En cada operación de tratamiento térmico se pasteurizan pasteurizan 200.0 kg. de mosto es decir 200.00 Kg. por batch. QT = Qsm + Qsa + Qav + Qse + Qpp……………(I)

Donde: QT = calor requerido Qsm = calor sensible de la miel Qsa = calor sensible del agua Qav = calor perdido en el vapor que sale Qse = calor sensible de la marmita Qpp = calor por perdidas

7.2.1.-CALCULO DEL CALOR SENSIBLE DE LA MIEL (Q1) Q1 = m Cp (92-18)

Datos: Masa de miel (m): 50.0 Kg. Calor especifico de la miel (Cp): 2.26Kj/ kgºC = 8,136 w-h/Kg. Temperatura de ingreso (Ti): 18 ºC Temperatura de esterilización (Tf): 92 ºC

Qsm = 30 103,2 103,2 w. 7.2.2.-CALCULO DEL CALOR SENSIBLE DEL AGUA EN EBULLICIÓN Q2 = m Cp (Tf-Ti)

Datos: Masa del agua total Calor especifico del agua Temperatura de alimentación Temperatura de operación

Qsa= 4343.8 w.

(m): 150.0 kg. (Cp): 1.174 w/kg ºC (Ti): 18ºC (Tf): 92 ºC

27

7.2.3.-CALCULO DEL CALOR PERDIDO EN EL VAPOR QUE SALE Qav = mv λ v

Datos: Masa del vapor : 0.0024kg (según experimentos) Calor latente de vaporización ( λ v ): 632.44w-h/kg ºC (de tablas de Geankoplis con las temperaturas de vapor y medio ambiente)

Qav = 1.52 w 7.2.4.- CALCULO DEL CALOR SENSIBLE DE LA MARMITA Se da entre el vapor de agua y la pared de la marmita. Qse = mm Cpa (Tf-18) M = masa de la marmita = 189.19 kg. ( en anexo 1) Cp (calor especifico del acero) = 0,473 Kj/kg.ºC = 0,128w/Kg.ºC. Temperatura de de alimentación (Ti)= 18,0 ºC Temperatura de ebullición = 92,0 ºC

Qse = 1792.008 w. 7.2.5.- DETERMINACIÓN DE LOS CALORES PERDIDOS POR LAS PAREDES DE LA MARMITA Qpp = Qcond. + Qconv. + Qrad………………..(II)

7.2.5.1.- Calor perdido por conducción: Qcond. = (k/x) Ac (92 – te) te) K = 16.13w/mºc Conductividad térmica de la marmita X = 0.00475 m espesor del acero de la marmita. (Por especificación de ASTM) ASTM) Ac = 1.57 m2 área media de transferencia de calor. (anexo 2) Te = 91.869 ºC. temperatura en la película externa de la marmita (asumido) Qcond. = 698,412 W.

7.2.5.2.-Calor perdido por convección (Qconv.)

Qconv = heAe (te − 18) Ae = área externa de la marmita: marmita: 2,736 m2 (en anexo) he = coeficiente convectivo: 5.064 w/m2ºC. (En anexo) te = temperatura en la película p elícula externa = 91,869º C (asumido) Qcov = 1023,46 W.

28

7.2.5.3.- Calor perdido por radiación

       (  ) A= área externa de la marmita = 2.736 m2 = 5.669 x 10-8 w/m2K δ = constante de boltzmann E = emisividad del acero = 0.0769 Ts = temperatura de la película externa = 91.869ºC = 365.019 K Ta = temperatura ambiente = 18 ºC = 291.15 K

Qrad.= 8,81 x 10-7w 7.2.6 CALCULO DEL CALOR POR PERDIDAS Reemplazando en (II) perdida de calor por las paredes Qpp = 1721.872 w 7.3.-CALOR TOTAL Reemplazando en (I) se obtiene calor total QT = Qsm+Qsa +Qav + Qse + Qpp

QT = 37 962.401 w 7.4.- CALCULO DEL CONSUMO DE VAPOR PARA ESTERILIZACION QT = 37 962.401 W Masa del petróleo (Mp) Mp = calor total Poder calorífica del petróleo Poder calorífico del petróleo = 19 300 BTU/lb 1btu/lb = 2,326015 j/g. 1w = 3600 J. Poder calorífico del d el petróleo = (19 300BTU/lb.)(2,326 300BTU/lb.)(2,326015 015 j/g) /(3600)=12,47 w/g. Mp= 3044,298 g. = 3.044 Kg, Densidad del petróleo crudo = 892 Kg/m3 1m3 = 264.18 galones Costo del petróleo S/. 8,40 nuevos soles D = m == V = m = 3.044 Kg. = 0.00342 m3 (264,18 gal.) = 0,902 gal. == 1,0 gal. V D 892 kg/m3

Costo de pasterización = 1,0 gal gal X 8,30 soles. = 8.30 soles x galón. galón.

29

VIII.- ILUMINACION DE LA PLANTA PROCESADORA DE HIDROMIEL 8.1 Calculo de iluminación de la sala de procesos

4m 7m

17.87m 8.1.1 Calculo del índice del local



         () ( (   )

8.1.2 calculo del factor de mantenimiento Considerando lámparas fluorescentes de 3*40W, flujo luminoso de 3200 lumenes: Fm=0.65….. (bueno)

8.1.3 calculo de factor de utilización

Tipo G Techo: 70% Pared: 30%

Fu= 0.47 8.1.4 calculo del flujo total (  )

 

                 

8.1.5 calculo de número de lámparas (  )

 

         

8.1.6 calculo de numero de artefactos o lúmenes (Na)

30

        .  8.1.7 Calculo de potencia consumido

         8.1.8 Calculo de sección del conductor

            8.1.9 Distribución De Luminarias En La Sala De Procesos.

7m

17.87m

31

8.2.- INSTALACIONES ELECTRICAS EN LA PLANTA DE PROCESAMIENTO DE HIDROMIEL Cuadro: descripción de las instalaciones en planta Descripción Bomba de agua generador alumbrado Toma corriente caldero

Conexión monofasico trifasico monofasico monofasico trifasico

potencia instalada 1.5 Hp 8 Hp 0.8 Hp 3.35 Hp 2 Hp

8.2.1 calculo de la corriente de carga (Ic) Cuadro: Potencia (Hp) Potencia en Amperios 1.5 5 8 22 0.8 2.8 3.25 9 2 6.5 8.2.2 capacidad del conductor Se el 25% de la corriente de carga Potencia (Hp) Potencia en Amperios 1.5 1.25*5= 6.25 8 1.25*22= 27.5 0.8 1.25*2.8= 3.5 3.25 1.25*9= 11.25 2 1.25*6.5= 8.13

Ajustando(tabla 0,07) 10 30 5 15 10

8.2.3 tipo de conductor Potencia (Hp) 1.5 8 0.8 3.25 2

ID 10 30 5 15 10

Seccion del conductor (mm2) 1.5 6 0.75 2.5 1.5

Diámetro de tubos (pvc) 5/8” 3/4” 5/8” 5/8” 3/4”

8.2.4 calculo del protector térmico (fusible) Se considera el 300% de corriente de carga. Potencia (Hp) 1.5 8 0.8 3.25 2

Potencia en Amperios 3*5 = 15 3*22 = 66 3*2.8 = 8.4 3*9 = 27 3*6.5 = 19.5

Ajustando (tabla 0.07) 15 70 10 30 20

32

8.2.5 tablero general Se considera el 20% más del valor del fusible. Potencia (Hp) 1.5 8 0.8 3.25 2

+20% 1.2*15= 30 1.2*70= 84 1.2*10= 12 1.2*30= 36 1.2*20= 24

Ajustado (tabla 0.07), en Amperios 30 90 15 40 25

8.2.6 fusible de llave general Se considera la carga de mayor potencia, y se le agrega el 25%, y luego se le suma los demás amperios.

  (  )  (          )                                 8.2.7.- Diagrama Unifilar 3* 30

3* 15 5/8”

3* 90

1.5HP

3* 70 8HP

¾”

3*200 3*250

3* 15

3* 10

3* 40

3* 30

3* 25

3* 20

5/8”

5/8”

¾”

0.8HP 3.25HP

2HP

33

CONCLUSIONES:  Un batch que consta de media hora de pasteurizado se utilizara un volumen de 0,902 galones de petróleo lo que implica el gasto de 8,30 nuevos soles por batch, en un batch se pasteurizara 200,0 kg. de mosto, además 1200,0 Kg. de mosto se pasteurizara en 3,0 horas lo que implica un gasto de pasteurizado de 24.90 soles el total de mosto. 

La instalación de planta procesadora de hidromiel será rentable en vista del costo de pasteurizado del total del mosto utilizando vapor nos conlleva a un gasto de 24,90 nuevos soles.



Debido al incremento de la producción producción de de miel a nivel nivel local y departamental, nos conlleva a realizar el Diseño de Planta del proceso de Hidromiel, dándole un valor agregado. Puesto Puesto que en estos tiempos los consumidores son muy exigentes con su paladar.



El presente trabajo es un aporte para el desarrollo Regional, puesto que contribuye mejorando la economía economía de los los Productores Productores de miel y de la misma manera el producto ( hidromiel) es una bebida fermentada similar a la cerveza que no causa efectos secundarios en el organismo y satisface las necesidades del consumidor.

BIBLIOGRAFIA 

G. D. Hayes (1992), manual de datos para ingeniería de los alimentos, editorial acribia – Zaragoza España.



J. G eankoplis, A. (1998), Operaciones unitarias



Factores de conversión de ingeniería.

34

ANEXO 1.- Determinando masa de la marmita

    (  ) )………..(I)

35

Ai = Aet. hallado. Área interna = área total hallado para la marmita. Donde: Ai = área interna de la marmita = 2,274 m2 Ae = Área externa de la marmita = 2,736 m2 e = Espesor del acero = 0,00475 m

Ai = 2Rh + 2piR2 Ai = 2(3,1415)(0,334)(0,75) 2(3,1415)(0,334)(0,75) + 2(3,1415)(0,334) 2(3,1415)(0,334) 2 Ai = 2,274 m 2 Ae = 2piRh + 2piR 2piR2 E = 0,05m (espesor de la chaqueta) Radio externo = radio interno+ espesor de la chaqueta Re = 0.334 m + 0,05 m. Re = 0.384 m 2 Ae = 2(3,1415)(0,384)(0,75) + 2(3,1415)(0,384) 2

Ae = 2,736 m2 En……….(I)

Mmarmita = (2,274 + 2,736)(0,00475)7950,0)Kg/m 2,736)(0,00475)7950,0)Kg/m 3

Mmarmita= 189,19 Kg.

36

2.- Área media de transferencia de calor

 AML = (Re − Ri) Re )  Ln(  Ri Donde: Re = radio externo Ri = Radio interior Ac = 1,57m2

Calculando coeficiente convectivo (he)



Asumiendo

: T1 = 91,869 91,869 ºC = 365,019 365,019 ºK

Temperatura de ambiente,

Ta =18 ºC = 291,15ºK

Calculamos la temperatura promedio (Tp): Tp = 328,08 K Propiedades del aire air e a la temperatura promedio (en tablas de Geankoplis) Geankoplis) ρ

= 1,043 Kg/m3

Cp= 1,009Kj/KgºC µ  = 2,203 x 10-5

K = 0,02925 W/mºC

Para una convección natural: 3

Gr  =

* ρ2  L

* β *g * ( 1T 

− T ∞ )

µ 2 Donde:  L 0, 50 = 0,50

m

β Coeficiente de dilatación

1 Tp 338, 338, 66º K  1− β = 2,953*10 3 K  β=

1

=

−

Gr = 2035354459 Entonces numero de prant: Pr =

Cp * µ  K 

Donde: Gr*

Pr

=

(2035354459)(0,70) Gr*Pr = 1425283924 Con este valor se va a la tabla

37

Entonces: Nu= c(Gr*Pr)n Nu= 112,54 n= 1/3

Pero: he L

Geankoplis. C = 0,10

 Nu =

*

K

he =

 Nu * K  L

he = 5.064 w/m 2ºc

38