Tesis ACHIOTE - Chiara-Requin
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PROYECTO CTO FI FINAL
OBTENCIÓN DE COLORANTE DEL ACHIOTE UNIVE UNIVERSIDAD IDAD TEC TECNOL NOL GICA NAC NACIONAL IONAL FACULTAD REGIONAL VILLA MARÍA
CHIARA ARAME MELO LO, Mari Mariano ano RESQUIN, Carl arlos os
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ÍNDICE OBJETIVOS................. .................................... .................................... ...................... ........... ............ ........... ........... ............ ..........7 CAPITULO I................... ...................................... ...................................... ..................................... ............................. .............. ...8 CARACTERISTICAS GENERALES.................. ................................ .................... ............ ............ ...... 9 1.1- INTRODUCCION.................. ..................................... .................................... ....................... ............ ........... .........9 1.2 - GENERALIDADES................. .................................... ............................. ................ ............ ........... ......... ....10 10 1.2.1 - Distribución geográfica....................... .............................................. ............................................................. ............................................... ......... 10 1.2.2 - Clasificación botánica.................... ........................................... .............................................. .............................................. .............................. ....... 11 1.2.3 - Clasificación taxonómica...................... .............................................. ............................................... ............................................. ...................... 11 1.2.4 – Etimología....................... .............................................. .............................................. .............................................. ............................................ ..................... 11 1.2.5 - Características de la planta....................... .............................................. ........................................................ .......................................... ......... 12 1.2.6 - Plagas y enfermedades....................... .............................................. .............................................. ................................................. .......................... 14 1.2.7 - Propagación...................... ............................................. .............................................. ............................................................ ........................................... ...... 15 1.2.8 - Labores .................... ........................................... .............................................. ................................................................... ................................................... ....... 16 1.2.9 - Fertilización.................... ........................................... .............................................. .............................................. ...................................... ...................... ....... 16 1.2.10 - Cosecha....................... .............................................. .............................................. .............................................. ............................................... ........................ 17 1.2.11 - Secado..................... ............................................ ............................................... ............................................... .................................................. ........................... 17 1.2.12 - Descapsulad Descapsuladoo.................... ........................................... .............................................. ................................................................ ......................................... 18 1.2.13 - Almacenamiento....................... .............................................. ............................................... ........................................................ ................................ 18 1.2.14 - Estudio químico del achiote.................... ........................................... .............................................. .......................................... ................... 18 1.2.14.1 - Constitución.................... ........................................... .............................................. .............................................. ................................... .............. 18 1.2.14.2 - Solubilidad...................... ............................................. .............................................. .............................................. ................................... .............. 21 1.2.14.3 - Reaccione Reaccioness químicas de la bixina y norbixina.................... .................................................. .............................. 22 1.2.15 - CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO .................................................. ........................................................... ......... 23 1.2.16 - Características del achiote en grano...................... ............................................. .............................................. ............................ ..... 24 1.2.17 - Usos del extracto de achiote....................... ............................................... ........................................................ ..................................... ..... 24 1.2.18 - Aplicaciones de la norbixina.................... ........................................... ................................................ ...................................... .................25 1.2.19 - Formas de presentación de los extractos de achiote....................... ......................................... ......................... ....... 26 1.2.20 - Formas de comercialización del extracto de achiote...................... ........................................ ......................... ....... 26 1.2.21 - Preparaciones de color...................... ............................................. .............................................. ................................................ ......................... 26 1.2.22 - Limitaciones de los extractos de achiote.................... ................................................................ .............................................. 27
CAPITULO II................... ...................................... .................................. ..................... ............ ........... ........... ............ ......... ... 28 ESTUDIO DE MERCADO................. ................................ ..................... ............ ........... ........... ............ ......... ... 29 2.1 - INTRODUCCIÓN................. .................................... ................................... ...................... ............ ............ ...... 29 2.2 - DENOMINACIÓN DENOMINACIÓN DE EXTRACTO EXTRACTO DE ACHIOTE ACHIOTE .......... ..... ......... ....29 29 2.3 - CLASIFICACIÓN................. .................................... ................................... ...................... ............ ............ ...... 29 2.4 - PROCESAMIENTO.................. ..................................... ................................... ..................... ........... ......... ...30 30 2.5 - COMERCIO................ ................................... ................................ ................... ............ ............ ............ ............ ........30 2.6 - PRODUCCIÓN MUNDIAL................... ...................................... ................................... ..................30 30 2.7 - ESTRUCTURA DE CONSUMO................. ................................. ..................... ........... ......... ...31 31 2.8 - CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO.......... ............... ........... ............ ............ ........32 2.9 - PRINCIPALES MERCADOS IMPORTADORES............ .................. ..........32 32 2.10 - PRECIOS................. ................................... ..................................... ............................... ................. ........... ........... ..... 33 2
2.11 - CALIDAD................. ................................... ............................. ................. ............ ............ ............ ............ .......... .... 34 2.12 - CANALES DE DISTRIBUCIÓN.......... ................ ............ ............ ............ ............ .......... .... 35 2.12.1 - IMPORTACIONES IMPORTACIO NES ARGENTINAS DE SEMILLAS SEMILLA S DE ANNATTO....... ............ ......... ...... 35 2.12.2 - EXPORTACIONES PERUANAS DE EXTRACTO DE ANNATTO A ARGENTINA................................................................ ....................................................................................... .......................................... ................................ ............. 36
2.13 - CONCLUSIÓN................. .................................... ...................................... ................................. .................. .... 37 CAPITULO III................... ..................................... ..................................... .............................. ................. ........... ........... ......39 39 ALTERNATIVAS DE PROCESO PARA LA OBTENCION DE COLORANTE COLORANT E DE ACHIOTE .... ......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ......... ......... ......... ........ ....... ....... 40 3.1 - INTRODUCCIÓN................. .................................... ................................... ...................... ............ ............ ...... 40 3.2 - EXTRACCIÓN CON AGUA................. .................................... ................................ ................. ....40 40 3.3 - EXTRACCIÓN CON SOLVENTES............ ................. ........... ............ ............ ........... .......41 3.4 - EXTRACCIÓN ENZIMÁTICA................... ..................................... ........................ ............ ......42 42 3.5 - EXTRACCIÓN ALCALINA.................. ............................ ................ ............ ............ ........... .........43 3.5.1 - Caracterí Características sticas del proceso de extracción alcalina ......... ................. ................ ................ ................ ................ ............ .... 44 3.5.2 - Aprovecham Aprovechamiento iento de los subproductos...................... ............................................. ................................................ ......................... 45
CAPITULO IV................... ...................................... ...................................... ................................... ...................... ........... .....46 46 PROCESO DE OBTENCION DE COLORANTE DE ACHIOTE EN POLVO POR EL METODO ALCALINO ..... .......... ......... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... 47 4.1 - BALANCE DE MASA.................. .................................... ..................................... .......................... .........47 47 CAPITULO V................. ................................... ..................................... ............................. ................ ............ ........... ......... ....51 51 DISEÑO, ADOPCION DE EQUIPOS Y ACCESORIOS... ...... ....... ....... ...... .....52 5.1 – INTRODUCCIÓN................... .................................... ....................... ............ ........... ........... ............ .......... .... 52 5.2 - DISEÑO DEL SECADOR DE BANDEJAS................... .............................. ...........52 52 5.2.1 - Pérdidas de calor....................... .............................................. .............................................. .............................................. ................................... ............ 52 5.2.1.1 - Pérdidas por pared......... ................. ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............. .......... ......... ........ ......... ......... ........52 5.2.1.2 - Pérdidas por techo....................... .............................................. .............................................. ................................................. .......................... 53 5.2.1.3 - Pérdidas por piso..................... ............................................ .............................................. .............................................. .............................. ....... 54 5.2.1.4 - Pérdidas por puertas...................... ............................................. ............................................... ............................................... ....................... 54 5.2.1.5 - Total de pérdidas .................... ........................................... .............................................. .............................................. .............................. ....... 54 5.2.1.6 - Calor de vaporización...................... ............................................. .............................................. ......................................... ..................... ... 55 5.2.1.7 - Pérdidas del aire de salida...................... ............................................. .............................................. ...................................... ............... 55 5.2.1.8 - Total de pérdidas en el secador...................... ............................................. ..................................................... .............................. 55 5.2.1.9 - Área del intercambiado intercambiadorr...................... ............................................. ................................................ ...................................... .................55 5.2.1.10 - Caudal de vapor necesario..................... ............................................ ........................................................... .................................... 56
5.3 - TANQUES DE EXTRACCIÓN, PRECIPITACIÓN, SOLUCIÓN ÁCIDA Y AGUA DE LAVADO.......... ............... ........... ............ ............ ........58 5.3.1 - Tanque extractor ........ ................ ................. ................. ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............. .......... ......... ........ ......... ..... 58 5.3.1.1 - Potencia del agitador del tanque extractor....................... .............................................. ................................... ............ 59 5.3.2 - Tanque precipitador.................... ........................................... ............................................... ........................................................ ................................ 59 5.3.2.1 - Potencia del agitador del tanque precipitador....................... ..................................................... .............................. 60 5.3.3 - Tanque para el agua de lavado....................... .............................................. .............................................. ..................................... .............. 61 5.3.4 - Tanque para la solución ácida.................... ........................................... .............................................. ......................................... .................. 62 3
5.4 - CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA DE TRASVASE................ ................................... ...................................... ............................... .................. ............ ............ .......... ....63 63 5.5 - DESCRIPCIÓN DE LA CAÑERÍA UTILIZADA ..... ........... .......... ....... .......64 64 5.5.1 - Definici Definición ón de los límites de tramos ........ ................ ................ ................ ................. ................. ............. ......... ........ ........ ......... ......... .... 64 5.5.2 - Calculo del diámetro de las cañerías...................... ................................................................. ................................................... ........ 64 5.5.2.1 - Diámetro Diámetr o de la cañería de descarga del tanque precipitador precipi tador..... ......... ........ ........ ........ ........ ......... ..... 64 5.5.2.2 - Diámetro Diámetr o de la cañería de descarga del tanque de agua de lavado....... ........... ........ ......... ....... 65 5.5.2.3 - Diámetro de la cañería desde el tanque de agua al tanque de extracción...... ........... ..... 65 5.5.2.4 - Diámetro de la cañería desde el tanque de extracción al tanque de solución ácida .............................................. ....................... .............................................. .............................................. ............................................... ............................................... ....................... 66
5.6 - DIMENSIONAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LOS EQUIPOS.................. ..................................... ..................................... ..................................... ........................... ............. .......... .....66 66 5.6.1 - Filtro centrífugo...................... ............................................. .............................................. ........................................................ ................................. 66 5.6.2 - Molino de martillos.................... ........................................... .............................................. .............................................. .............................. ....... 67 5.6.3 - Bomba....................... .............................................. .............................................. .............................................. ............................................... ........................ 67 5.6.4 - Caldera..................... ............................................ .............................................. .............................................. ................................................ ......................... 67 5.6.5 - Ventiladores del secador...................... ............................................. .............................................. ........................................... .................... 67
5.7 - Nomenclatura................... ...................................... ..................................... ............................... ................... ......... ... 67 CAPITULO VI................... ...................................... ...................................... ................................... ...................... ........... .....69 69 SERVICIOS AUXILIARES................. ................................... .......................... .............. ............ ........... ........ ...70 70 6.1 - SUMINISTRO DE AGUA................. ................................. ...................... ............ ............ ........... .......70 70 6.2 - SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD................ ................................... ........................ .....70 70 6.3 - SUMINISTRO DE GAS................... ...................................... .................................... ....................... ......71 71 6.4 - EFLUENTES .............................................................................71 71 CAPITULO VII................... ..................................... ............................. ................. ............ ............ ............ ............ .......... .... 73 MEMORIA DESCRIPTIVA DE OBRAS CIVILES...... ............ ......... ....... ....... ...... ...74 74 7.1 - CONSTRUCCIÓN GENERAL................. .................................... .............................. .............. ...74 74 7.2 - EDIFICIO PRINCIPAL................... ...................................... ..................................... ........................ ...... 74 7.3 - DEPÓSITO DE SEMILLAS................ ............................ .................. ............ ............ ........... ........ ... 75 7.4 - ÁREA DE PRODUCCIÓN.................. .............................. .................. ............ ............ ........... ........ ... 75 7.5 - DEPÓSITO DE EXTRACTO............... ..................... ............ ........... ........... ............ ............ .......... 76 7.6 - DEPÓSITO DE SEMILLAS AGOTADAS .... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... 76 7.7 - SALA DE MANTENIMIENTO MANTENIMIE NTO..... ......... ......... .......... .......... ......... ......... ......... ......... ........ ...... .....76 7.8 - LABORATORIO................. ................................... ..................................... ............................. ................ ..........76 76 7.9 - BAÑOS Y VESTUARIOS................. ................................. ...................... ............ ............ ........... .......77 77 7.10 - OFICINA................... ...................................... .................................... ....................... ............ ............ ........... ......... .... 77 CAPITULO VIII .................. ..................................... ...................................... ......................... ............ ........... ........... ..........78 UBICACIÓN DE LA PLANTA................. ................................. ...................... ............ ............ ........... .......79 79 8.1 - INTRODUCCIÓN ................. .................................... ................................. ................... ........... ............ ...... 79 8.2 - MACROLOCALIZACIÓN................... ..................................... ........................ ........... ........... ..........79 8.3 - MICROLOCALIZACIÓN................... ...................................... ..................................... ......................80 80 4
8.4 - CONCLUSIÓN................ ................................... ...................................... ................................... ..................... ..... 82 CAPITULO IX................... ...................................... ...................................... ................................... ...................... ........... .....83 83 ORGANIZACIÓN ORGANIZA CIÓN DE LA EMPRESA ..... ......... ......... ......... ......... ......... ....... ...... ...... ...... ...... ...... .....84 9.1 - INTRODUCCIÓN................. .................................... ................................... ...................... ............ ............ ...... 84 9.2 - ESTRUCTURA DE LA EMPRESA..... .......... ......... ......... ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... 84 9.2.1 - Organización lineal...................... ............................................. .............................................. ....................................................... ................................ 85
9.3 - FUNCIONES CUMPLIDAS POR CADA INTEGRANTE DEL ORGANIGRAMA.................. ..................................... .............................. ................. ........... ........... ............ ............ ........85 9.3.1 - Gerente o Dueño...................... ............................................. .............................................. ........................................................... .................................... 85 9.3.2 - Administrativo.................... ........................................... .............................................. ................................................................ ......................................... 85 9.3.3 - Jefe de producción..................... ............................................ .............................................. ........................................................ ................................... 86 9.3.4 - Operarios..................... ............................................ .............................................. .............................................. ................................................. .......................... 86
9.4 - ASIGNACIÓN DE PERSONAL.................. ..................................... .............................. ...........86 86 9.5 - ESTANDARIZACI ESTANDA RIZACIÓN ÓN DE LA PRODUCCIÓN PRODUCCI ÓN.... ....... ...... ...... ...... ...... ...... .....87 9.6 - CÉDULA CRONOLÓGICA................. ............................... .................... ............ ............ ........... .....87 87 9.7 - MANTENIMIENTO INDUSTRIAL........ .............. ........... ........... ............ ............ .......... .... 87 9.8 - OPERACIÓN DE MANTENIMIENTO.......... ................ ............ ............ ........... ........ ... 88 9.9 - PRACTICA PRACTICAS S DE SANEAMIE SANEAMIENTO NTO DE LA PLANTA PLAN TA.... ....... ...... ...... ... 88 CAPITULO X................. ................................... ..................................... ............................. ................ ............ ........... ......... ....89 89 CONTROL DE CALIDAD................ ................................... ...................................... .............................. ...........90 90 10.1 - INTRODUCCIÓN.................. ..................................... ................................. ................... ........... ............ ...... 90 10.2 - IMPLEMENTACIÓN................. ............................ ................. ............ ............ ............ ............ .......... .... 90 10.3 - ESPECIFICACIONES................. ................................... ..................................... ........................... ........91 91 10.4 - MÉTODOS DE ANÁLISIS .................. ..................................... ................................... ..................91 91 10.4.1 - DETERMINACIÓN DE BIXINA. MÉTODO CON CLOROFORMO. (INDECOPI. 1991)......................... ................................................. ............................................... ..................................................... ....................................... .........91 10.4.1.1 - En la semilla original.................... ........................................... .............................................. ......................................... ..................... ... 91 10.4.1.2 - En extracto de achiote en polvo...................... ............................................. .................................................. ........................... 92 10.4.2 - DETERMINACIÓN DE NORBIXINA (PIGMENTOS TOTALES). MÉTODO DE HANSEN. (INDECOPI 1991)..................... ............................................ .............................................. ............................................ ..................... 92 10.4.2.1 - En semilla original..................... ............................................ .............................................. ................................................ ......................... 92 10.4.2.2 - En extracto de achiote...................... ............................................. .............................................. .......................................... ................... 93 10.4.3 - DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD EN LA SEMILLA Y EN EL EXTRACTO...................... ............................................. .............................................. ................................................................ ......................................... 93 10.4.4 - DETERMINACIÓN DE NORBIXINA. MÉTODO DE HANSEN. (INDECOPI 1991)..................... ............................................ .............................................. .............................................. ............................................................ ........................................... ......94 10.4.4.1 - En semilla agotada..................... ............................................ .............................................. ................................................ ......................... 94 10.4.4.2 - En líquido de desecho.................... ........................................... .............................................. ............................................ ..................... 94
CAPITULO XI................... ...................................... ...................................... ................................... ...................... ........... .....95 95 ESTUDIO ECONÓMICO FINANCIERO.............. .................... ............ ............ ........... ......... .... 96 11.1 - INTRODUCCIÓN.................. ..................................... ................................. ................... ........... ............ ...... 96 11.2 - ESTUDIO DE COSTOS................. .................................... .................................... ....................... ......96 96 11.2.1 - Estudio de costos de equipos....................... .............................................. ............................................................ ..................................... 96 11.2.2 -Costo - Costo del terreno y obras civiles...................... ............................................. .............................................. .................................. ........... 97 5
11.2.3 - Costo de equipamiento adicional....................... .............................................. ...................................................... ............................... 97 11.2.4 - Costo de cañerías y accesorios..................... ............................................ .......................................... ................................ ................. ....98 11.2.5 - Costo de insumos .................................................... ........................................................................... ................................................ ......................... 98 11.2.6 - Costos adicionales previos a la puesta en marcha..................... .......................................... .............................. ......... 99 11.2.7 - Costo de servicios..................... ............................................ .............................................. ........................................................ ................................. 99 11.2.8 - Costo de administración.................... ........................................... .......................................................... ............................................. .......... 100 11.2.9 - Costo mano de obra ....................... .............................................. .............................................. .................................... ......................... ............ 100 11.2.10 - Costo de impuestos ........ ................ ................. ................. ................ ................ ................ ................ ................ .............. ........... ......... ........ ........101
11.3 - INVERSIONES................... ..................................... ........................... ............... ........... ........... ............ ........101 11.3.1 - Depreciaci Depreciación ón y amortizaci amortización ón........ ................ ................ ................ ................ ................. ................. ............. ......... ........ ........ ........ ........101 11.3.2 - Activo fijo ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................. ................. ................ ................ ................ ............ ........ ......... ..... 102 11.3.3 - Activo nominal...................... ............................................. .............................................. ............................................. .................................. ............ 102 102 11.3.4 - Capital de trabajo ................................................................ .................................................................................................. ..................................103 11.3.5 - Inversi Inversión ón inicial total....... ................ ................. ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............. ......... ........ ........ ........ .... 103 11.3.6 - Cronograma de inversiones inversione s para la ejecución del proyecto....... ............ ......... ........ ........ ......... ......... ......104
11.4 - COSTO FINANCIERO................. .................................. ....................... ............ ........... ........... ........104 11.4.1 - Costo de capital ........ ................. ................. ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................. ................. ............ .... 104
11.4.2 - Crédito bancario ..................................................................105 105 11.5 - INGRESOS................. .................................... ...................................... ............................. ................ ............ ...... 105 11.6 - VALOR DE SALVAMENTO................. ................................... .......................... ............. .....106 106 11.7 - PUNTO DE EQUILIBRIO.................. ..................................... ......................... ............ .......... ....106 106 11.8 - ESTADO DE RESULTADO................... ...................................... ............................... ............107 107 11.9 - EVALUAC EVALUACIÓN IÓN ECONÓMICA..... .......... .......... ......... ......... ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... 109 11.10 - CONCLUSIÓN................... ..................................... ..................................... ............................. ............. ...110 110 CAPITULO XII................... ..................................... ............................ ............... ........... ............ ............ ........... .......... ..... 111 PLANILLA PLANILL A DE ESPECI ESPECIFICACIO FICACIONES NES..... .......... ......... ......... ......... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ....... 112 BIBLIOGRAFÍA................. .................................... ..................................... ..................................... ......................... ......119 119 TEXTOS ................... ...................................... ................................... ...................... ........... ........... ............ ........... ........... ..........119 REVISTAS................... ...................................... ..................................... ..................................... ............................. ............. ...119 119 PÁGINAS WEB.................. ..................................... ..................................... ..................................... ......................... ......119 119
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OBJETIVOS El presente trabajo tiene como objetivos: * Obtención de colorante de achiote en polvo por el método alcalino. * Obtener un producto de alta calidad, elaborado bajo condiciones higiénico sanitarias acorde a las reglamentaciones vigentes en la industria alimenticia. * Abastecer con el producto a las industrias productoras de colorantes, para producir extractos fluidos solubles en agua y en aceite, los cuales son utilizados en las industrias lácteas, panaderas, de embutidos, industrias del pescado, industrias farmacéuticas y de cosméticos, industrias de bebidas, helados y bocaditos. * Ofrecer la posibilidad de la creación de una fuente de ingresos económicos tanto en la zona de elaboración del extracto como en la región del cultivo de achiote, por lo que sería conveniente que la producción primaria de este cultivo se realizara en Argentina. * Sustituir la importación de extracto de achiote ya que la demanda interna supera a la producción nacional. * Cubrir parte del crecimiento de la demanda nacional e internacional de extracto de achiote.
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CAPITULO I
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CARACTERISTICAS GENERALES 1.1- INTRODUCCION El color es una de las cualidades sensoriales más importantes y nos influye a la hora de aceptar o rechazar algunos alimentos. Aunque el hecho de añadir color pueda parecer meramente cosmético, no hay duda de que el color es importante en la percepción que el consumidor tiene de los alimentos. Los colorantes se emplean en los alimentos para añadir o restaurar color, con el objetivo de mejorar su aspecto visual y poder dar respuesta a las expectativas del consumidor. Después de la segunda guerra mundial, el descubrimiento de los colorantes sintéticos sustituyó el uso de los naturales. Sin embargo, en la década de los 70 se detectó que muchos de los colorantes sintéticos utilizados en la industria eran cancerígenos. En Europa se desató una serie de escándalos en relación con estos compuestos y en varios países se llegó a prohibir su uso para el consumo humano. En 1990 la Food and Drug Administration de Estados Unidos prohibió el uso de algunos de éstos definitivamente. El achiote es un arbusto tropical cuyas semillas presentan en su capa externa un carotenoide rojizo denominado bixina. Este pigmento es ampliamente utilizado en las industrias alimenticia, farmacéutica, de cosméticos, tintas y barnices. La bixina es un excelente colorante que presenta varias ventajas para ser utilizado en la industria. En primer término es un colorante completamente inofensivo; la Organización Mundial de la Salud (OMS) reconoce su nula toxicidad tanto para el consumo humano como para su aplicación en la piel. Es una sustancia con alta resistencia a los agentes químicos, por lo que resulta muy apropiada para colorear todo tipo de alimentos y bebidas. La bixina además de no ser tóxica, es insípida y no altera el sabor de los alimentos, por lo que es un buen sustituto de los colorantes sintéticos como la eritrosina y geranina, y puede además ser empleado en la alimentación animal. El colorante del achiote puede ser obtenido por diferentes métodos, el método más utilizado es el de extracción alcalina ya que emplea equipos simples y da buenos rendimientos.
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Argentina no produce achiote, sino que lo importa de países como Perú y Bolivia, no obstante las condiciones agroecológicas del norte Argentino son aptas para el cultivo de achiote, por lo que debería fomentarse su explotación ya que tiene la posibilidad de ser económicamente rentable.
1.2 - GENERALIDADES La mayoría de los autores aseguran que la planta de achiote es originaria de Brasil, posiblemente de la zona del Alto Amazonas o de las Antillas. El achiote es cultivado en muchos países de América tropical, comprendidos entre las latitudes 25 grados norte y 25 grados sur, ya que su desarrollo es bueno en alturas entre 0 y 1400 metros, aunque no soporta el frío y crece mejor al sol que a la sombra. Las temperaturas óptimas para el crecimiento de la planta de achiote se encuentra entre 19º y 30º C, por lo que hay que destacar que la planta no tolera las heladas. Es conveniente para un buen desarrollo que las precipitaciones fluviales sean mayores a 800 mm anuales, aunque resiste bastante bien períodos cortos de sequías (menores de 4 meses). El achiote tiene un margen amplio de adaptación a diferentes suelos, creciendo bien en los suelos que varían de franco arenoso hasta arcilloso con buen drenaje, en cuanto al pH se desarrolla entre 4,5 y 8. Los mejores resultados se han conseguido en suelos francos con un marcado índice de fertilidad y si bien es cierto que crece en todo tipo de suelo, también es cierto que es muy exigente en cuanto al drenaje, ya que su desarrollo en suelos mal drenados es deficiente y aún improbable. El rendimiento anual de achiote puede variar entre 400 a 2000 Kg./Ha de frutos secos, del cual las semillas representan entre el 50 y el 60 % de ese peso total. En Argentina la planta de achiote existe espontánea en el norte y noreste, donde se la reconoce con el nombre popular de "Urucú". También se la cultivó en las provincias de Misiones, Corrientes, Chaco y Salta.
1.2.1 - Distribución geográfica Los productores de achiote se hallan principalmente en las regiones tropicales de la tierra. Los principales productores en la actualidad son: Perú, Bolivia, Ecuador, Colombia, Brasil, República Dominicana, Jamaica, Costa Rica, Sri Lanka, India, Turquía, Filipinas, Kenia, Angola, Malawi, Costa de Marfil. 10
1.2.2 - Clasificación botánica Esta planta, llamada urucú o achiote, el mundo civilizado la conoce o utiliza desde el descubrimiento de América. Con su congénere Bixa arbórea Huber, del área amazónica, la Bixa Orellana Lineo comprende el único género de la familia BIXACEAE con una especie explotada comercialmente y varias silvestres.
1.2.3 - Clasificación taxonómica Sub-división Clase Orden Familia Género Especies
Angíosperma Dicotiledónea Parietales Bixaceae Bixa Orellana Linneo Upatenais Grosocurdy Shporroarpa Triana Urucurana Willd Platicarpa
La especie orellana es la más cultivada y se conoce indistintamente con los siguientes nombres vulgares: “urucú”, “urucum” (Brasil, Perú, Guyana); “anato”, “bija”, “bíjo” (Colombia, Venezuela); “achote” (Panamá); “achiote” (Bolivia y América Central); “achiolt” (México); “annatto” (en Inglés); “rocou” (en Francés) y “arnato” (en Portugués) entre otras denominaciones que se le asignan a esta planta, existen además muchas denominaciones regionales que complican su única denominación alrededor del mundo.
1.2.4 – Etimología El nombre original es de una planta caribeña llamada bija o biché; aunque la denominación orellana fue dado en honor a Francisco de Orellana, científico que realizó muchas expediciones a la región amazónica. Por confusión del pueblo francés de Orleáns se le da la raíz al nombre alemán Orleanstrauch, que significa arbusto de Orleáns. Otros nombres de esta planta provienen de idiomas indios de América del sur y central, como urucul de Tupí-Guaraní en la región del amazonas y del caribe achiote de Nahuatl en México. En ingles lipstick tree se refiere al uso del colorante como cosmético. 11
1.2.5 - Características de la planta El achiote es un árbol que puede medir de 3 a 5 metros de altura y excepcionalmente puede alcanzar hasta 10 metros de altura. La ramificación del tallo es dicotómica, iniciándose desde la base del tronco. Su diámetro base en el tallo puede medir de 20 a 30 cm. Su raíz es pivotante y bien desarrollada Tiene hojas simples, alternas, pecioladas y glabras en ambas caras. Las inflorescencias están dispuestas en panículas terminales. Las hojas son cordiformes en la base, alternas, agudas en el ápice y lisas por ambas caras, miden de 10 a 20 cm. de longitud. En la figura 1 se puede apreciar la rama de Bixa orellana mostrando la posición de sus hojas. La floración es escalonada, ocurriendo primeramente la abertura de las flores en la porción superior y madurando posteriormente en su parte inferior. Las flores son hermafroditas, pentámeras, regulares, actinomórficas, bisexuales, de color rosado o blanco dependiendo de la variedad, con un número variable de flores. La maduración no ocurre en forma simultánea, sino que madura una o dos flores al mismo tiempo. El fruto, es dehiscente de forma oval con una punta alargada o en forma de castaña. Es una cápsula que generalmente esta recubierta por una serie de espinas de diverso tamaño. El interior del fruto esta compuesto por dos valvas que contienen las semillas unidas con una placenta central por pequeños apéndices de contextura algo dura. El número de semillas que contienen varía enormemente, pues esta sujeto a la polinización que parece ser completamente entomológica; y se encuentran en un intervalo de 30 hasta 60 semillas por cápsula. La semilla, es relativamente pequeña, recubierta por una resina a manera de pulpa, de color anaranjado brillante o rojiza a amarillento, esta capa resinosa es la que contiene el colorante que se explota comercialmente, y la concentración de este varia desde un 5 % en los frutos de tipo hemisférico a 3 o 3,5 % en los cónicos y de 1,5 a 2 % en los ovoides. El pigmento rojo en las semillas esta constituida por 68 ó 80 % de bixina y por pigmentos amarillos no característicos de menor poder tintóreo. Existe gran variabilidad en la forma de la semilla, desde redondeadas hasta triangulares piramidales.
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Figura 1
La flor, puede variar de color desde blancas hasta un rosado, también tienen diferencias en el tamaño. Por lo general las flores se localizan en la parte terminal de las ramas jóvenes. Lo cual en la figura 2 se puede apreciar además de la inflorescencia en panícula.
Figura 2 (A) Inflorescencia en panícula y posición del pistilo y los estambres, en una flor en el proceso final de apertura y en una flor completamente abierta. (B) Posición del pistilo y los estambres en botones florales un día antes de la apertura floral
Fenotípicamente estos árboles se han clasificado tomando en cuenta las siguientes características:
- Color de flores y cápsulas. Existen árboles que producen flores rosadas y cápsulas de diferentes tonos rojizos, árboles que producen flores blancas y cápsulas verdes entre otras combinaciones de color. 13
- Forma de la cápsula. Los árboles producen cápsulas de forma variada desde redondas hasta las triangulares piramidales. - Cantidad de pubescencia en la cápsula. Los frutos pueden diferenciarse por la cantidad de espinas que cubren la cápsula, estas pueden estar densamente cubiertas por espinas o estar libre de estas. - Color del pigmento producido por cada árbol. Pueden producir diferentes tonalidades de colorante que van desde rojo intenso hasta café oscuro.
1.2.6 - Plagas y enfermedades Existen plagas y enfermedades que ocasionan daños significativos al cultivo que han sido reportadas y se citan a continuación las más comunes de ellas: - Thirips de banda roja (Selenothrips rubrocinctus Giord) Este pequeño insecto cuando está presente, se le observa en el envés de las hojas, donde vive alimentándose de la savia. Los daños, generalmente los causa con más intensidad durante los meses de septiembre a noviembre. Cuando es intenso el ataque, provoca la total caída de las hojas. - Gusano de la cápsula (Lepidoptera, familia Phaleinidae)
Se trata de un lepidóptero no identificado que causa grandes daños en la cosecha. La mariposa coloca sus huevos sobre las cápsulas, que más tarde son perforadas por las larvas que se alimentan de las semillas. Ocasionalmente, aunque el gusano no daña todas las semillas de una cápsula, éstas se pierden totalmente por la acción de organismos secundarios, principalmente hongos. - Araña roja (Tetranychus sp) Este ácaro se alimenta de la misma manera que el trips, succionando la savia de las hojas, ocasionando su caída. Durante la sequía, se observan poblaciones considerables aunque no se ha determinado hasta que punto tienen importancia económica sobre los daños causados en el achiote. - Mancha cercóspora (Cercospora sp) 14
Enfermedad fungosa que se caracteriza por la aparición de manchas de color café, rodeadas por un halo amarillo, provocando la defoliación del árbol. Se observa durante la temporada de lluvias. Se ha observado que los árboles presentan diferentes grados de susceptibilidad a esta enfermedad, por lo que se recomienda para su prevención, la plantación de selecciones resistentes. - Oidio pulverulento (Oidium sp) Ataca principalmente flores, cápsulas y brotes. Se caracteriza por producir una especie de polvo ceniciento que cubre las partes afectadas. - Oidium bixacea Hongo que ataca al árbol en forma de moho blanco.
- Chinche de la panícula (Leptoglossus sp.) Se presenta en grupos de ninfas de hábitos gregarios y se alimenta de frutos. Se recomiendan aplicaciones quincenales de insecticidas sistémicos, mientras se observan ataques y cuando no haya flores.
1.2.7 - Propagación El achiote se propaga por semilla, estacas e injertos. La propagación del achiote por semillas puede ser en forma directa o por almácigo, en la siembra directa se siembra de tres a cuatro semillas por hoyo y luego se elimina las plantas más débiles dejando solo una, en la siembra en almácigo se coloca las semillas en líneas a una profundidad de 2 cm y a una distancia de 10 cm. en entre sí, cuando la planta tenga entre 15 a 20 cm de altura se trasplanta al campo definitivo, a distancias de siembra entre 2 m entre plantas y 2,5 m entre filas o a 5 m entre plantas y 5 m entre filas, se usa mayor distancia en suelos fértiles y menor distancia para suelos pobres. Las semillas obtenidas para la propagación deben de ser de buen tamaño, proceder de cápsulas bien maduras, de árboles sanos bien conformados y productivos; ya que todas estas precauciones redundarán en mayores beneficios económicos. La propagación por estacas se usa para las plantas más pequeñas que florecen más rápido y profusamente. La propagación por injerto tiene la ventaja de lograr mayor rendimiento y uniformidad en la madurez de la cápsula, lo que permite efectuar la cosecha de una sola vez. 15
1.2.8 - Labores Durante el crecimiento de las plantas es necesario mantener el cultivo libre de malezas. Generalmente con dos deshierbes por año es suficiente para mantener una limpieza adecuada; éstos se pueden realizar simplemente con una azada o cultivador. Cuando la plantación es adulta, basta una sola limpieza en el año. Una poda, por lo general cada dos años, será necesaria para quitar de las plantas las ramas secas, chupones, etc., que afectan el rendimiento de la producción de la planta.
1.2.9 - Fertilización No existe una recomendación única para la fertilización del cultivo, ya que ella depende, entre otros factores, de la fertilidad del suelo en el que se encuentra emplazada la plantación. No existen estudios extensivos sobre los niveles críticos de nutrientes para la planta de achiote. Sin embargo, tomando en consideración las experiencias realizadas en fincas de productores se puede recomendar el siguiente plan de fertilización: N (gr./planta)
P2O5 (gr./planta)
K 2O (gr./planta)
15
30
15
40 15 50
30 -
15 -
30 60 30 60
60 60 -
30 30 -
60 120 60 120
120 120 -
60 60 -
1er año
Siembra a inicio de lluvias Mes 3 Mes 6 Mes 12 2do año
Antes de floración Mes 4 Mes 8 Mes 12 3er año
Antes de la floración Mes 4 Mes 8 Mes 12 Tabla 1 – Plan de fertilización
Los fertilizantes orgánicos como el lombricompuesto han probado ser excelentes para el crecimiento del achiote en viveros, utilizados en la proporción 2 a 1 (dos partes de suelo y una parte de abono orgánico). 16
1.2.10 - Cosecha La primera cosecha de semillas útiles se puede realizar a los 12 o 24 meses luego de su plantación, esto depende del método de propagación y de la altitud en la que se realizó el cultivo. Abundantes cosechas de semillas pueden ser obtenidas a los 3 o 4 años después de la siembra. La cosecha depende no solo de la variedad, sino también de factores como la temperatura y la precipitación. La época de floración y madurez del achiote varía según la latitud y según la temperatura de la zona, siendo más temprana en las regiones cálidas. Pero las cosechas se realizan entre los meses de junio y diciembre. La época de la cosecha se la conoce por la firmeza de las cápsulas o sea que éstas estén duras al tacto o cuando por ser dehiscentes comienzan a abrirse; se las recoge lo más pronto posible y al cosecharlas hay que tomar en cuenta que las cápsulas terminales son las últimas en madurar. La trilla puede hacerse con máquinas trilladoras especiales o a mano, en este caso los racimos de cápsulas deben ser cortados con tijeras para luego proceder a su completo secado y extracción de las semillas de las cápsulas. El número de años en que una plantación resulta redituable varía de acuerdo con las condiciones del suelo, el clima y el manejo que se haga; pero en término medio dura unos 12 años, pero generalmente es mayor en terrenos fértiles. Se ha identificado variedades que producen una vez al año y otras que producen dos veces al año las cuales por obvias razones son las más factibles para la siembra.
1.2.11 - Secado La finalidad principal del secado es disminuir el contenido de humedad de la semilla hasta el 8 o 10 % que es un rango aceptable para el almacenamiento. En el caso de las cápsulas de achiote se pueden emplear dos métodos: Secado natural: se realiza a través de la acción directa de los rayos del sol. Se extienden las cápsulas tratando de no superponerlas entre ellas, se recomienda removerlas cada 2 o 4 horas para obtener un secado uniforme, cuidando que no se abran para evitar la exposición directa de las semillas a los rayos del sol. El secado se completa después de 50 o 60 horas efectivas de insolación. 17
Secado artificial: la utilización de secadoras artificiales que tienen como fuente de calor la energía solar, leña, petróleo u otras, es una necesidad del agricultor, principalmente durante épocas lluviosas. El secado artificial requiere de cuidados especiales pues la temperatura debe subir constantemente sin sobrepasar los 60º C.
1.2.12 - Descapsulado Existen dos métodos para el descapsulado del achiote: Método convencional: consiste en abrir las cápsulas secas a mano. Métodos artificiales: se trabaja con diversos tipos de descapsuladoras, estos equipos realizan en un mismo sistema tres operaciones: descapsulado, tamizado y venteo.
1.2.13 - Almacenamiento La práctica ha demostrado los efectos deteriorantes de la luz, la humedad y la presencia de insectos en el almacenamiento de las semillas. El almacenamiento prolongado de la semilla también afecta desfavorablemente el contenido de bixina. La vida media de las semillas de achiote es superior a un año bajo condiciones adecuadas de almacenamiento, no obstante las semillas deberían ser usadas antes de los 3 o 4 meses. Se recomienda empacar las semillas con un contenido de humedad inferior al 10 %, en bolsas de polietileno debidamente selladas, es recomendable extraer la mayor cantidad de aire de la bolsa, a fin de permitir una mejor conservación de las semillas. Estas se deben almacenar en locales frescos y secos, con buena ventilación y con ingreso de luz regulada. Los recipientes utilizados para la conservación del grano comercial, son los sacos de polipropileno oscuro o yute con capacidad de 50 o 70 Kg., los que deben ser apilados sobre “parihuelas” de madera, dejando espacios para un buen manipuleo, rotación y verificación de inventarios.
1.2.14 - Estudio químico del achiote 1.2.14.1 - Constitución 18
La semilla de achiote presenta la siguiente constitución promedio: Cubierta exterior
68 %
– Celulosa – Humedad – Azucares – Aceites Esenciales – Pigmentos
40 – 45 % 20 – 28 % 3,2 – 5,2 % 0,25 – 0,85 % 2 – 5,5 %
Piel o cutícula
22 %
– Celulosa y taninos – Aceites Esenciales
1 – 1,65 % 0,05 %
Semilla interior
10 %
– Aceites Esenciales – Sustancias Cerosas – Aceites pesados – Cenizas, minerales – Alcaloides
0,1 – 1,1 % 3% 8 – 11 % 1,5 – 1,8 % trazas
En la cubierta de las semillas de achiote se encuentra la materia colorante constituida por una mezcla de carotenoides, de los cuales la bixina es el principal de ellos y representa aproximadamente el 80 %. La bixina es un carotenoide rojizo, parcialmente soluble en aceite. Este carotenoide de valor comercial es el que se desea extraer de las semillas de achiote por medio de algún proceso de lixiviación. La bixina es un mono-metil-ester del ácido dicarboxílico y bajo condiciones alcalinas el grupo metil puede ser saponificado hasta obtener norbixina. Con un exceso de álcali el ácido dicarboxílico se disocia para formar una sal alcalina de metales, usualmente de potasio o de sodio, en esta forma el pigmento es soluble en agua. Esta forma es usada en todas las aplicaciones hidrosolubles. Cuando el grupo carboxilo adquiere un protón forma un ácido dicarboxílico insoluble, resultando la precipitación del pigmento.
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La bixina se presenta en forma de cis y trans. Por acción del calor cis-bixina es convertida a la más estable, más soluble: trans-bixina. Calentando adicionalmente la bixina se producen compuestos de degradación. El calentamiento de cis-norbixina no produce trans-norbixina. Las semillas de achiote contienen cis-bixina, con pequeñas cantidades de trans-bixina y cis-norbixina. Los extractos de achiote contienen varias proporciones de bixina y norbixina, dependiendo del proceso de extracción usado y la temperatura de procesamiento. La composición empírica de la bixina fue determinada por Heiduschka y Panzer y esta constituida por 25 átomos de Carbono, 30 átomos de Hidrógeno y 4 átomos de Oxígeno, C25H30O4, los cuales pueden estructurarse de la forma siguiente:
El peso molecular de la bixina es de 395,5. Los cristales de la bixina presentan las siguientes propiedades físicas: Estado cristalino: Color: Punto de fusión: Bandas de absorción
Rómbico. Rojo-pardo 198º C 503, 469,5 y 439 milimicrones (solvente cloroformo)
La bixina cuando es sometida a tratamiento con soluciones básicas da lugar a la formación de la sal mono-sustituida, luego es lentamente di-sustituida. La acidificación de la sal di-sustituida que se conoce como norbixina, cuya estructura es la siguiente:
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El peso molecular de la norbixina es de 395,5. Los cristales de la norbixina presentan las siguientes propiedades físicas: Color: Rojo punto de fusión: 250º C Bandas de absorción: 471 y 453 milimicrones (solución alcalina).
1.2.14.2 - Solubilidad La bixina es una molécula formada de una cadena de carbones insaturados con, a una extremidad, un grupo ácido carboxílico. Eso le confiere unas propiedades de polaridad y solubilidad intermedias. El resultado es que la molécula es insoluble en agua, y poco soluble en aceite. Sin embargo, el derivado dicarboxílico de la bixina, la norbixina, obtenido por saponificación de la bixina, es soluble en agua en forma de sal.
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Según el método de extracción utilizado, se obtiene bixina o norbixina, y en consecuencia extractos liposolubles o hidrosolubles. La acción de la solución alcalina consiste en transformar la molécula de bixina en una sal de bixina (en frío) o en una sal de norbixina (en caliente). La fase de acidificación vuelve a transformar las sales de bixina o norbixina en las formas insolubles (bixina o norbixina) de la molécula, eso provoca una precipitación de los pigmentos.
1.2.14.3 - Reacciones químicas de la bixina y norbixina - Oxidación: es la reacción más significativa de los extractos de annatto. En el peor de los casos puede ser significativa o completa la pérdida de color. La variación de la pérdida de color en presencia de oxígeno dependerá de la temperatura e intensidad de 22
iluminación, así como la disponibilidad de oxígeno. Estas exposiciones causan una descomposición paulatina de su sistema conjugado de dobles enlaces. La exposición a la luz actúa como un catalizador de la oxidación, acelerando la pérdida de color en presencia de oxígeno. En ausencia de oxígeno la luz no tiene un mayor efecto, por lo tanto la degradación oxidativa dependerá de ambos factores. La incorporación de antioxidantes puede mejorar la estabilidad oxidativa y en este aspecto se recomienda el uso del ácido ascórbico, como secuestrante de oxígeno, en extractos acuosos. Otros factores que se deben tomar en cuenta son: * La temperatura de almacenaje, altas temperaturas tienden a acelerar la oxidación. * Interacción con iones metálicos o por la presencia de grasas insaturadas que pueden catalizar la degradación. * La exclusión del aire es obviamente muy efectiva para prevenir la oxidación. - pH: la norbixina es precipitada a pH ácido, sin embargo puede ser usada en alimentos ácidos dependiendo del pH, matriz y métodos de adición. La bixina, que no es afectada por el pH, puede usarse en alimentos ácidos sin ningún tipo de problemas. - Cationes: los cationes divalentes como el calcio forman sales con la norbixina, el norbixinato de calcio tiene muy poca solubilidad en agua, extractos de norbixina son incompatibles con productos que contienen niveles de calcio altos, y no es recomendable hacer diluciones de norbixina usando agua dura.
1.2.15 - CARACTERIZACIÓN DEL PRODUCTO El colorante crudo posee las siguientes características: - Humedad: menor al 9 %. - La concentración de pigmentos es característica del método de extracción. - Masa blanda, sólida, plástica y homogénea. - Color rojo-anaranjado. - Sabor amargo. - El hierro actúa como catalizador, acelerando la oxidación en condiciones alcalinas. - Se reseca con facilidad dando una consistencia dura y quebradiza, de color pardo-rojiza. - Resistencia a los ácidos y álcalis diluidos. - Sensible a la luz difusa, decolorándose con mayor rapidez a la luz directa del sol. 23
- Los criterios generales para pureza del extracto de achiote incluyen límites residuales de solventes y especificaciones máximas de metales pesados, arsénico, mercurio y plomo.
1.2.16 - Características del achiote en grano - Pigmentos totales: mayor al 2,5 % - Humedad: menor del 10 % - Impurezas: menos del 1 % - Semillas enteras de color rojo y olor característico urinoso - Infestación: libre de hongos visibles
1.2.17 - Usos del extracto de achiote Las industrias que demandan el extracto de achiote (Bixina), según la Food and Drug de los Estados Unidos y Canadá son: - Industrias de productos lácteos, en la coloración de mantequillas, margarinas, quesos, yogurts, etc. - La elaboración de aceites comestibles y oleomargarinas. - Productos de panadería, para darle color a las galletas, panetones, tortas, conos de helado, bizcochos, confites de harina. - La elaboración de sopas instantáneas. - Industria de embutidos, para la coloración de las tripas de las salchichas y viandas de pollo. - Industria del pescado, para la coloración de pescados ahumados y en el procesamiento de la caballa. - La elaboración de bocaditos (chicitos, papas fritas, etc.) - Industrias de cosméticos (lápiz labial, bronceadores, esmalte de uñas, polvos faciales) - Industria farmacéutica, como colorante de jarabes. - Industria textil, Teñido de telas y cueros. - En general: en cerámica, coloración de tintes, jabones, ceras para pisos, barnices para muebles y betunes. En la alimentación de las aves de corral se ha encontrado que el residuo que queda después del proceso de extracción del colorante de achiote es una buena fuente de vitamina A.
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Se tiene experiencia de que agregando un 3 % de harina de achiote, a la ración alimentaría de las gallinas ponedoras, aumenta el contenido de caroteno de los huevos y por lo tanto mejora el color de las yemas. Tipo de extracto Extractos en aceite. Suspensiones en aceite
Componentes Productos de degradación de bixina y de la norbixina.
Propiedades Color amarillo a anaranjado, colorea la fase grasa del producto.
Uso en industrias Mantequilla. Margarina. Sopas deshidrat. Huevos.
Extractos puros. Extracción por solventes orgánicos Extractos Alcalinos.
Cis-bixina.
Colorea la fase grasa del producto.
Extrusión. Pastelería.
Emulsiones.
Norbixina (o Color de amarillo al bixina, anaranjado dependiendo de la Norbixina: soluble en concentración y de fase acuosa o absorbida la temp. de la por el almidón o solución alcalina proteínas. utilizada) Bixina. Presenta los dos tipos de Norbixina. comportamiento Según la proporción de bixina/norbixina se obtiene una escala de colores del amarillo al anaranjado.
Queso. Crakers. Pastelería. Huevos. Lácteos. Embutidos. Varios.
Tabla 2 – Características del extracto
1.2.18 - Aplicaciones de la norbixina La aplicación más importante es la coloración de quesos, en este caso la norbixina se une con la caseína de la leche de forma estable, previniendo el sangrado del color y confiriéndole al producto un color uniforme naranja-amarillo. Esta interacción con las proteínas es aprovechada por ejemplo con el gluten de la harina y proteínas presentes en el revestimiento de las salchichas. La sal de norbixina se utiliza para colorear cualquier alimento con proporción considerable de fase acuosa, o donde se requiera un polvo soluble en agua, como sopas instantáneas, helados, cereales, confitería, etc.
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1.2.19 - Formas de presentación de los extractos de achiote La bixina se presenta en tres formas básicas * En polvo, con una concentración de 2,4 % para el producto obtenido por molienda de la semilla; y en polvo con una concentración de 10 a 15 % para el producto obtenido de la superficie externa de la semilla por atrición e impacto. * Formas semiprocesadas de pasta o polvo con concentración de 5 a 32 % de colorante, llamado colorante crudo, obtenida por extracción alcalina, enzimática, etc. * Cristales de bixina, con una concentración del 95 %, obtenidos por extracción con solventes.
1.2.20 - Formas de comercialización del extracto de achiote Los extractos de achiote son comercializados con distintas formas de presentación, según el mercado o el uso que se les va a dar. Las principales formas de comercializar extracto de achiote son: - Suspensión en aceite: es una suspensión del pigmento en aceite vegetal. Por este método se obtienen productos con un 0,1 a 4 % de bixina. Tales productos son ideales para una serie de usos donde una cantidad sustancial de aceite se encuentra presente, tales como en margarinas, salsas, aderezos y bocaditos. - Extractos solubles en agua: la norbixina es muy soluble en agua. La elaboración de soluciones (0,1 - 4 % de norbixina) por hidrólisis alcalina es una práctica comercial usual. Tales productos son frecuentemente usados para dar color al queso, pasteles, sopa y otros productos de bastante contenido de grasas.
1.2.21 - Preparaciones de color Estas preparaciones se obtienen al mezclar extractos de bixina y norbixina con el uso de solventes apropiados tales como: propilenglicol y polisorbatos para producir colores que pueden ser agregados al agua o alimentos basados en aceite. Los contenidos de bixina están usualmente en el rango de 1 a 2 %. Los niveles de la dosificación de bixina / nor-bixina en productos alimenticios se extienden generalmente entre 0,01 a 0,5 %.
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1.2.22 - Limitaciones de los extractos de achiote El achiote como colorante natural tiene algunas limitaciones cuando es comparado con otros colorantes naturales o sintéticos: - El contenido del pigmento no está bien definido y puede variar dependiendo del método de extracción y suministros. - El achiote tiene una más baja fortaleza tintorial que sus competidores, es así que puede requerir niveles más altos de adición con mayores costos por unidad. - El pigmento del achiote bixina soluble en aceite requiere modificación química o el uso de transportadores y estabilizadores para su dispersión en los alimentos.
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CAPITULO II
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ESTUDIO DE MERCADO 2.1 - INTRODUCCIÓN La conciencia de los consumidores en temas de salud y medio ambiente se ha incrementado significativamente en los últimos años. La tendencia hacia el uso de productos naturales es una confirmación de esto. Debido a esta tendencia de los consumidores se espera que la demanda de colorantes alimenticios naturales se incremente considerablemente en el corto y mediano plazo. Además, crecientes legislaciones rigurosas contra el uso de colorantes artificiales han mejorado la demanda de los colorantes naturales. El continuo crecimiento de la industria alimenticia en sectores como comidas preparadas, snaks, industria panadera, cereales para el desayuno, etc., ha incrementado la demanda industrial de extracto de achiote.
2.2 - DENOMINACIÓN DE EXTRACTO DE ACHIOTE El extracto de achiote presenta una sinonimia diversa como producto comercial a nivel internacional. Cuyas denominaciones son: Color INDEX número 75120 E - 160 b (EE) Annatto color Colorante natural naranja número 4 Colorante crudo de achiote Extracto de bija Extracto de achiote
2.3 - CLASIFICACIÓN Las semillas de annatto se clasifican en el ítem arancelario 1404.10.10; basado en el Sistema Armonizado (NALADISA). En las nomenclaturas arancelarias de Argentina se clasifica en el ítem: 1404.10.00 (Materias primas vegetales de las especies utilizadas principalmente para teñir o curtir). El colorante de achiote se clasifica en el ítem: 3203.00.14 En las nomenclaturas arancelarias de Argentina se clasifican en el ítem: 3203 (Materias colorantes de origen vegetal o animal) 29
2.4 - PROCESAMIENTO Aunque las semillas de annatto son producidas en países en vías de desarrollo, se estima según datos actuales que los países productores de semillas de achiote procesan menos de un tercio de la producción total (27% de la producción mundial).
2.5 - COMERCIO Poco se sabe de la Republica Argentina como productor de plantas de achiote. La superficie cultivada es difícil de estimar por la insuficiencia de registros oficiales acerca de este tipo de plantaciones. La Republica Argentina tiene una gran falencia en cuanto a informaciones ciertas y oficiales respecto a producción, precios, demanda interna y externa de este tipo de semillas. Las importaciones de semillas de annatto y extracto de annatto raramente son registradas separadamente, esto presenta dificultades en la estimación del volumen del comercio para cada ítem arancelario. Además, los datos recopilados de los exportadores de países productores difieren de los datos de importadores reportados por los países importadores.
2.6 - PRODUCCIÓN MUNDIAL Perú es el más grande productor y exportador de semillas de achiote del mundo, seguido por Kenia y República dominicana. Brasil es un productor importante, pero es un importador neto. Otros países productores y exportadores más pequeños son: Colombia, Ecuador, Bolivia, Costa Rica, Jamaica, Guatemala, India, Sri Lanka, Filipinas, Turquía, Angola y Tailandia. La producción anual promedio de semillas de annatto esta en el rango de 8000 a 11000 toneladas, de las cuales el 60 % viene de América Latina, 27,4 % de Africa, y 12,4 % de Asia. Perú es el más grande productor, alrededor del 32 % de la producción mundial, seguido por Kenia y Brasil. En el siguiente cuadro se puede apreciar la producción anual promedio de los diferentes países.
PRODUCCION ANUAL PROMEDIO MUNDIAL (1986-1989) 30
Producción Anual Promedio en América Latina Países Productores Cantidad (Toneladas)
Porcentajes
Perú Rep. Dominicana Colombia Ecuador Jamaica Brasil y otros
2800-3000 400-600 150-200 150-200 50 1800-2000
31,5 5,4 2,1 1,9 0,5 20,6
Total
5300-6100
62
Producción Anual Promedio de África País Productor Cantidad (toneladas)
Porcentaje
Kenya Angola, Malawi, Costa de Marfil
2400-2800
28
100-200
1,6
Total
2500-3000
29,9
Producción Anual Promedio de Asia País Productor Cantidad (Toneladas)
Porcentaje
Sri Lanka India, Turquía, Filipinas.
100-200
28,3
500-700
6,5
Total
600-900
8,1
Total mundial
8400-10000
100
2.7 - ESTRUCTURA DE CONSUMO El consumo se estima actualmente 10000 toneladas anuales en equivalentes de la semilla. Los principales consumidores son los Estados Unidos 33 %, Europa occidental 25 %, Japón 18 % y América Latina 14 % y el resto del mundo 10 %. Dentro de Europa occidental, el Reino Unido es el más grande consumidor de semillas de annatto (40 %), seguido por Francia (30 %), otros miembros de la Unión Europea (25 %) y el resto de los países de Europa (5 %). Los mayores consumidores de semillas de annatto en América Latina son Brasil (66 % del total), Venezuela, Argentina y Perú. 31
Región/ País
USA Europa Occidental Japón América Latina Canadá Resto del mundo Total
Importaciones de semillas más extracto expresadas como semillas equivalentes 3340 2760
Importaciones de semillas
1920 1490 215 925 10650
320 750 100 420 6690
3040 2060
Importaciones de Importaciones de extracto extracto expresadas expresadas como como un semillas porcentaje del total equivalentes de semillas equivalentes usadas 300 9 700 25 1600 740 115 505 3960
83 50 53 55 37
Tabla 3 - Estimación mundial del consumo de semillas de annatto en 1992 (toneladas métricas) Fuente: International Trade Centre
2.8 - CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO El mercado para los colorantes naturales con fines alimenticios ha experimentado un crecimiento desde 1990 como resultado de la expansión en procesos de producción de alimentos y la tendencia hacia los ingredientes naturales. Los consumidores, particularmente en Europa y Japón están poniendo más énfasis en el uso de ingredientes naturales, por lo que estos productos ofrecen ahora mejores oportunidades comerciales que los productos tradicionales. Los principales uso del extracto de annatto en la industria alimenticia son: - Procesamiento de queso, margarina, manteca y masa pastelera 50 % (principalmente colorante de annatto soluble en aceite) - Procesamiento de pescado 20 % (colorante de annatto soluble en agua) - Dulces 10 % ( principalmente emulsificados de annatto-norbixina) - Snacks, productos de panadería, helados, bebidas, cereales para desayuno 20 % (colorante soluble en agua y aceite) Aproximadamente el 50 % de los extractos de annatto son solubles en aceite, y el resto son solubles en agua.
2.9 - PRINCIPALES MERCADOS IMPORTADORES Estados Unidos es
el más grande mercado de annatto en el mundo, con importaciones que varían entre 2800 y 3300 toneladas por año. La mayoría de las importaciones son de semillas de annatto, con aproximadamente 7 a 9 % en forma de extracto. 32
Se estima que la Unión Europea consumió alrededor de 2600 toneladas en equivalentes de la semilla en 1993, del cual cerca de 2000 toneladas fueron importadas en forma de semillas, y el resto en forma de extracto de annatto. es el tercer más grande mercado para annatto. El consumo de semillas de annatto en 1993 fue superior a las 2000 toneladas. El extracto de annatto (estimado en 1600 toneladas en equivalentes de la semilla), fue importado de Kenia, Perú, India y Belice, entre otros
Japón
2.10 - PRECIOS Según los importadores, el precio del achiote fluctúa en ciclos. El precio se incrementa hasta un valor de alrededor de US$ 1300 por tonelada, luego de este pico el precio comienza a decrecer hasta cerca de US$ 1000, luego el ciclo comienza de nuevo, este posee una duración aproximada de cinco años. También se tiene que tener en cuenta que puede ocurrir cualquier tipo de desastre natural que afecte directamente a la cosecha por ejemplo un prolongado período de sequía, lo cual afecta directamente el costo de las semillas de achiote. Los precios promedios de las semillas de annatto son 1100 a 1300 dólares por tonelada (con un contenido de bixina superior al 2,7 %). El precio del extracto de achiote con un contenido de pigmentos del 30 %, y un contenido de bixina del 24 %, se cotiza entre 24 y 29 US$/Kg. Año 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
Semilla de achiote (US$/kg.) 0,75 0,8 1,9 2,3 1,3 0,9 0,6 0,75 0,82 0,99 1,33 2,66 1,42 0,87 0,62
Tabla 4 – Precios de semilla y extracto Fuente: Superintendencia Nacional de Aduanas. Ministerio de Agricultura de Perú.
33
Precio de semillas de achiote
3 2,5 l i k 2 r o p s 1,5 e r a l o 1 D
0,5 0 1983
1987
1991
1995
1999
Grafico 1 – Precio de la semilla de achiote
En la mayor parte de los casos los precios no son establecidos por una institución internacional. internacional. Sin embargo, embargo, es posible identificar identificar los principales principales factores que afectan afectan los precios. La calidad del producto es el primer factor de importancia en el precio. En general, el comprador/importador está preparado a pagar un mayor precio cuando el vendedor/productor puede garantizar la calidad correcta constantemente. Además, los precios dependen del tamaño del pedido. Los precios también son afectados por factores de mercado basados en oferta y demanda. El valor monetario de los productos también puede cambiar por la inflación, y/o las fluctuaciones en las tasas de cambio. Es difícil determinar los márgenes de los diferentes intermediarios en la estructura de comercio (importadores, agentes, etc.). Una estimación muestra que el margen para el importador varía entre el 3 y el 5 %. Cuando Cuando los produc productore tores/e s/expo xporta rtador dores es hacen hacen env envíos íos direct directos, os, pued pueden en obtener obtener un margen mayor de ganancia.
2.11 - CALIDAD No hay especificaciones estándares publicadas para la semilla del annatto o su extracto, extracto, con excepción de los requisitos de la limpieza limpieza de la asociación comercial comercial de la especia americana (ASTA). La calidad, por lo tanto, es definida por el comprador contra estándares internos. 34
Para la semilla, el contenido de la humedad (aceptable, el 10 % máximos) y de la materia extraña es una consideración de la calidad. Sin embargo, el criterio de calidad más importante es el contenido del bixina y el precio se relaciona con el contenido del pigmento. Los valores de 2,5 a 3,5 % representan probablemente la gama superior del contenido del bixina en semilla negociada. Para mantener el contenido de bixina de las semillas se deben tomar precauciones durante la recolección. El contenido de bixina disminuye en presencia de luz, y generalmente a través del secado y almacenaje inapropiado.
2.12 - CANALES DE DISTRIBUCIÓN Las importaciones de semillas de achiote son usualmente directamente manejadas por los productores de extracto de annatto. Muy poco comercio se conduce a través de corredores intermedios o distribuidores. Los envíos se hacen normalmente normalmente inmediatamente inmediatamente después de la estación estación de cosecha. cosecha. Algunos exportadores de extracto de annatto operan a través de un importador o agente para promover sus productos en mercados internacionales. Genera Gene ralm lmen ente te se util utiliz izaa un impo import rtad ador or si el prod produc ucto to nece necesi sita ta ser ser proc proces esad adoo posteriormente, para alcanzar un estándar industrial adecuado. En el mercado de pigmentos y tintes (particularmente con respecto a productos provenientes de países en vías de desarrollo), el nombre del importador generalmente sirve como sello de garantía para el producto. Por lo tanto, involucrarse con un importador o agente es indispensable para acceder al mercado.
2.12.1 - IMPORTACIONES ARGENTINAS DE SEMILLAS DE ANNATTO Item: 1404.10.10 – Semillas de annatto Es necesario señalar que ninguno de los países (salvo Perú, Bolivia y México que incluye, en su arancel de importación, al achiote en un ítem residual) han desdoblado la subpartida 1404.10 que agrupa a las "materias primas vegetales de las especies utilizadas principalmente para teñir o curtir". Para estimar la cantidad importada de semillas de annatto se sumaron las cantidades exportadas de este producto por parte de Perú y Bolivia a Argentina, siendo estos los principales proveedores de achiote a Argentina, como se muestra en el cuadro siguiente: 35
1997 107
1998 70
1999 100
2000 97
2001 119
2002 104
Tabla 5 - Importaciones de la Argentina (Montos expresados en miles de dólares) Fuente: Asociación Latinoamericana de Integración, ALADI 110 105 s e r 100 a l o d e 95 d s e 90 l i M
85 80 1 997
19 98
19 9 9
2 000
2001
Gráfico 2 - Tendencia de las importaciones argentinas de achiote
Al reem reempl plaz azar ar la impo import rtac ació iónn de achi achiot otee po porr la prod produc ucci ción ón naci nacion onal al,, se está está propiciando la creación de una fuente de ingresos económicos para la región productora, de este modo, también se apoya el desarrollo alternativo y se protege al medioambiente con un cultivo complementario y ecológicamente inocuo como el achiote. Por otro lado es probable que el costo del producto nacional sea menor que el proveniente de otros países.
2.12.2 - EXPORTACIONES PERUANAS DE EXTRACTO DE ANNATTO A ARGENTINA Item: 3203.00.14 – colorante de achiote No existe información de las importaciones nacionales de extracto de annatto, ya que éste producto, en la nomenclatura arancelaria nacional, se clasifica en el ítem: 3203 (Mater (Materias ias colora colorantes ntes de origen origen veg vegetal etal o animal animal). ). Las cantida cantidades des importa importadas das de extracto de annatto se estimaron a través de las cantidades exportadas de este producto por parte de Perú a Argentina, siendo éste el principal prin cipal proveedor de extracto de achiote a Argentina, los valores se muestran en el cuadro siguiente: 1995 24
1996 31
1997 27
1998 45
1999 59
2000 42
2001 22
2002 28
Tabla 6 - Exportaciones peruanas hacia la Argentina (Montos expresados en miles de dólares) Fuente: Asociación Latinoamericana de Integración, ALADI
36
45
s 40 e r a l o d e 35 d s e l i M 30
25 1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Grafico 3 - Tendencia de las exportaciones peruanas de extracto de achiote a Argentina
Según datos de exportaciones peruanas, se puede inferir que el mercado argentino se abastece en parte de productos de importación (10 % aproximadamente), factibles de reemplazar por productos de origen nacional.
2.13 - CONCLUSIÓN Existe una tendencia creciente hacia la utilización de colorantes naturales, cuyo fin es sustituir a los colorantes artificiales. Se estima que el crecimiento del mercado internacional para el colorante de achiote es de un 10 % anual y de un 3 % anual para el mercado nacional. Existe además una porción del mercado interno que se satisface de productos de origen extranjeros y que son posibles de reemplazar por productos de procedencia nacional. * Crecimiento estimado de importaciones mundiales de extracto expresadas como semillas equivalentes : Crecimiento anual 10 %. Importaciones mundiales de extracto expresadas como semillas equivalentes 3960 Kg. Por lo que el crecimiento estimado de importaciones mundiales de extracto expresadas como semillas equivalentes es de 3960 Kg. × 0,1 = 396 ton anuales. * Crecimiento del comercio nacional expresado como semillas equivalentes: Crecimiento del comercio nacional: 4200 US$/año (según la suma del crecimiento anual de los gráficos 3 y 4). Precio de las semillas de annato: 1150 US$/ton. Crecimiento del comercio nacional expresado como semillas equivalentes: 4200 US$/año / 1150 US$/ton = 3,65 ton/año de semillas equivalentes.
37
* Importaciones nacionales de extracto expresadas como semillas equivalentes: Importaciones nacionales de extracto: 34750 US$/año (según promedio del cuadro de exportaciones peruanas). Precio de las semillas de annato: 1150 US$/ton. Importaciones nacionales de extracto expresadas como semillas equivalentes: 34750 US$/año / 1150 US$/ton = 30,2 ton / año. El punto de equilibrio para la planta proyectada se halla ubicado en 6138 Kg. de producto, por lo que la planta productora de colorante se planea para procesar 150 toneladas de semillas secas por año, con una ampliación a 175 ton en el 4 to año, y otra ampliación a 199,6 ton en el 7mo año, produciendo 12, 14 y 16 toneladas respectivamente de extracto de achiote al 30 %, trabajando durante 11,5 meses al año. Con la misma capacidad de producción se podrían procesar, si la demanda lo permite, cantidades mayores de semillas al año, trabajando más horas por día.
38
CAPITULO III
39
ALTERNATIVAS DE PROCESO PARA LA OBTENCION DE COLORANTE DE ACHIOTE 3.1 - INTRODUCCIÓN Existen diferentes métodos de extracción de colorante de achiote, el procedimiento utilizado depende de la tecnología disponible y del producto que se desea obtener. Los tres métodos de extracción más comunes en la industria son: - Extracción alcalina. - Extracción con aceite vegetal. - Extracción con solventes orgánicos. No obstante existen además otros procesos de extracción, según se detallan a continuación.
3.2 - EXTRACCIÓN CON AGUA En éste método se puede emplear la semilla seca o húmeda, según se prefiera. En ambos casos se coloca la semilla en un recipiente, se agrega abundante agua potable y se agita vigorosa y constantemente hasta lograr que la semilla desprenda la mayor parte de su colorante. Tanto en la maceración como durante la agitación se puede utilizar agua caliente (50º C) para incrementar la extracción del colorante. Se pueden realizar varios lavados a las semillas, de tal manera que se aproveche la mayor cantidad del colorante. Seguidamente se procede a filtrar con una malla para separar el agua de las semillas. Los filtrados se recolectan en un recipiente de acero inoxidable y se dejan sedimentar, luego se procede a separar el líquido de desecho mediante sifoneo. La pasta se recoge en una tela o saco y se seca a la sombra o en un horno a temperaturas inferiores a 60º C. Al cabo de algunos días la pasta endurecida se saca para procesarla o almacenarla. Este método de extracción es muy ineficiente. El porcentaje de bixina en el producto obtenido por éste método no supera el 12 % y el rendimiento es inferior al 48 %.
40
3.3 - EXTRACCIÓN CON SOLVENTES Los solventes permitidos para la alimentación humana por la Food and Drug Administration (FDA) son: Soluciones acuosas alcalinas, propilenglicol alcalino, etil alcohol o soluciones alcalinas de etil alcohol, aceites vegetales, grasas, mono y diglicéridos. El alcohol alcalino o extractos acuosos pueden ser tratados con ácidos con grado alimentario para precipitar el colorante del achiote, que son separados del líquido y secados, con o sin recristalización, empleando los solventes que se indican a continuación: acetona, dicloruro de etileno, hexano, alcohol isopropílico, metil alcohol, cloruro de metilo y tricloruro de etileno.
- Con aceite vegetal Las semillas son pretratadas con vapor o agua caliente, luego son extraídas por inmersión en con aceite vegetal a una temperatura que varía entre 100 y 170º C. Las semillas son tratadas mecánicamente para remover el pigmento más eficientemente. La solución obtenida es filtrada y normalizada, para ser aplicada en la coloración de margarinas, salsas y aderezos.
41
Una solución de bixina en aceite vegetal se torna más amarilla al aumentar la temperatura de extracción. Por medio de este proceso se puede recuperar más del 90 % del pigmento de la semilla. Debido a la baja solubilidad de la bixina en el aceite, la concentración del pigmento en el producto final es muy baja, y se requiere gran cantidad de aceite para el proceso de extracción. Las altas temperaturas usadas en este tipo de extracción provocan la degradación de los pigmentos.
- Con propilenglicol El pigmento de las semillas se extrae con una solución alcalina de propilenglicol mediante agitación y en caliente. Una parte de semillas de achiote se mezclan con 2 a 5 partes de propilenglicol a la que se le agregó previamente 1 a 5 % de hidróxido de sodio basado en el peso del propilenglicol, la extracción se realiza a aproximadamente 100º C. La solución filtrada y normalizada puede ser empleada para colorear grasas y quesos. La solución obtenida contiene gran cantidad de propilenglicol. Las altas temperaturas usadas provocan la degradación parcial de los pigmentos.
- Con solventes volátiles (cloroformo, etanol, exano) Se agitan las semillas con el solvente en un recipiente cerrado. Luego los residuos son tamizados y los solventes removidos por destilación a una temperatura de 40º C y a una presión de 300 mm Hg. Por este proceso se puede obtener bixina cristalizada al 90 – 95 % de pureza. Los rendimientos obtenidos con éste método son más altos que los obtenidos con otros sistemas de extracción, sin embargo los costos de operación y las inversiones preliminares en equipos son muy altos.
3.4 - EXTRACCIÓN ENZIMÁTICA Se maceran las semillas en agua para ablandar la materia leñosa que se encuentra ligada al colorante; se agrega el complejo enzimático cuyo fin es degradar la pared celular facilitando la difusión del soluto desde el sólido hasta la fase líquida. Se agita constantemente a 50º C por dos horas, a pH 5. Las semillas se separan con un tamiz y el extracto se filtra con una tela, luego la pasta se seca por aire caliente a 60º C.
42
Algunos de los complejos enzimáticos utilizados son: comple lejo jo mult multien ienzi zimá mátic ticoo prod produci ucido do po porr dife difere rent ntes es cepa cepass de Extrazime: comp Aspergillus, contiene también carbohidrasas. Ultrazim: mezcla de enzimas pectolíticas producidas por Aspergillus Niger. Neutrase: proteasa producida por Bacillus Subtilis. Celuclast: celulasas producidas por Trichoderma reesei. Estos Estos comp comple lejos jos enzi enzimá máti tico coss se pue puede denn utili utiliza zarr en comb combin inac ación ión o sepa separa rado dos, s, obteniéndose diferentes resultados, según el producto utilizado. Con el método enzimático se obtienen menores rendimientos que con el método alcalino, pero la concentración de pigmentos en el producto final es mayor.
3.5 - EXTRACCIÓN ALCALINA Las semillas se colocan en un extractor donde se adiciona una solución de hidróxido de sodi sodioo, este ste proc proceeso se repi repite te cu cuat atro ro ve vecces, es, co conn solu soluci cion ones es de dist distin inta tass concentraciones. El líqu íquido ido result sultaante de las las cuatro extra traccion onees se envía a un tanque de almacenamiento y posteriormente se bombea al precipitador. 43
Al extracto limpio se le adiciona adiciona poco a poco y en movimiento una solución de ácido sulfúrico para provocar la precipitación del extracto colorante. El precipitado se bombea luego a una centrífuga clarificadora sólido-líquido para reducir el contenido de humedad, seguidamente la pasta se lava con agua para eliminar los restos de ácido sulfúrico. A continuación la masa se seca, se muele y se envasa. El producto así obtenido tiene un porcentaje de pigmentos totales del 30 %. El rendimiento de la etapa de extracción es de 80 % a 85 %.
3.5.1 - Características del proceso de extracción alcalina El proceso de producción elegido para la obtención del extracto de achiote en polvo es el método de extracción alcalina, el cual presenta las siguientes características: - Emplea equipos simples y da buenos rendimientos. - Permite obtener bixina a un costo relativamente bajo. - Elast Elastic icid idad ad:: el proc proceso eso perm permite ite la fácil fácil ampli ampliac ación ión de la capa capaci cida dadd de producción, agregando unidades adicionales de extracción o precipitación. - Simplicidad: lo que permite una baja incidencia de mano de obra directa. - Facilidad de mantenimiento. - Bajo índice de contaminación, por la facilidad de limpieza del material (acero inoxidable) empleado en los equipos. 44
El rendimiento del método alcalino alcalino es superior superior al método de extracción extracción con agua y al enzi enzimá mátic tico; o; no provo provoca ca la degr degrad adac ación ión de los los pigm pigment entos os como como los métod métodos os de extracción con aceite o con propilenglicol; el método no requiere altos costos de inversión y de operación operación como en el método de extracción con solventes orgánicos.
3.5.2 - Aprovechamiento de los subproductos Las semillas agotadas después después de la extracción extracción del colorante pueden ser incorporadas a los conc concen entr trado adoss avíc avícola olass y piscí piscíco cola lass en sustit sustituc ución ión del del caro carophy phyll (pro (produc ducto to comercial) la utilización de la semilla agotada es debida a que esta presenta el colorante en pequeñas cantidades, en el caso de las gallinas se obtiene huevos con yemas de color amarillo mas intenso, en los peces la carne toma un color salmonado.
45
CAPITULO IV
46
PROCESO DE OBTENCION DE COLORANTE DE ACHIOTE EN POLVO POR EL METODO ALCALINO 4.1 - BALANCE DE MASA La planta productora de colorante está proyectada para procesar 150 toneladas de semillas secas por año, con una ampliación a 175 ton en el 4 to año, y otra ampliación a 199,6 ton en el 7mo año, produciendo 12, 14 y 16 toneladas respectivamente de extracto de achiote, a razón de 600, 700 y 800 Kg. de semillas por día (en 2 batch), trabajando 22 días por mes y 11,5 meses al año. El balance de masa se calcula para un batch de 400 kg. de semillas procesada. Se colocan 400 Kg. de semillas de achiote en el extractor donde se adiciona agua e hidróxido de sodio a temperatura ambiente. La relación solvente/materia prima es igual a 1,8. La operación de extracción se repite 5 veces, en las dos primeras se emplea 14 Kg. de solución de hidróxido de sodio al 50 % y 700 Kg. de agua, dando una solución de hidróxido de sodio al 1 %, en la tercera y la cuarta extracción se utiliza 8 Kg. de solución de hidróxido de sodio al 50 % y 700 Kg. de agua, dando una solución de hidróxido de sodio al 0,5 %, y la quinta, se efectúa con 700 Kg. de agua y el líquido resultante se utiliza para la primer etapa del segundo batch. El tiempo de agitación es de 10 minutos. La velocidad de agitación es de 3 revoluciones por segundo. Del extractor salen hacia el precipitador 2866 Kg. de líquido de extracción. Las semillas de desecho representan 378 Kg., estas han absorbido el 3 % de su peso en agua (12 Kg.) y han perdido el 8,5 % (34 Kg.) de su masa durante la extracción. Semillas 400 Kg. Agua 2800 Kg.
Extracción Solución de NaOH al 50 % 44 Kg.
Extracto 2866 Kg. (1,2 % Bixina)
47
Semilla agotadas 378 Kg. (92 %)
El extracto pasa del tanque de extracción al precipitador, donde se le adiciona poco a poco y en movimiento 124 Kg. (4,3 % de la solución coloreada) de una solución de ácido sulfúrico (relación H2O/H2SO4 (98 %) 2:1) hasta que el pH de la solución llegue a 2,5, momento en que se empieza a provocar la precipitación del extracto colorante. Para mezclar el contenido se agita continuamente a una velocidad de 0,5 revoluciones por segundo.
Extracto 2866 Kg. Agua 84 Kg.
Precipitación Sulfúrico al 98 % 40 Kg. Precipitado-solución 2990 Kg.
El precipitado más la solución acuosa es bombeado a una centrífuga clarificadora sólido-líquido, quedando como remanente 104,76 Kg. de pasta precipitada con un contenido de humedad del 68,5 %. Las pérdidas en la etapa de concentración son de aproximadamente el 3 % de la masa húmeda (3,24 Kg.). Precipitado-solución 2990 Kg.
Concentración 108 Kg.
Filtrado 2882 Kg. Pérdidas 3,24 Kg. (3 %)
Pasta precipitada 104,76 Kg. (68,5 % hum.)
Luego de la etapa de concentración física la pasta es lavada con 400 Kg. de agua, en el mismo sistema de concentración, para eliminar los restos de ácido sulfúrico. El agua de lavado es retirada en su totalidad.
48
Pasta precipitada 104,76 Kg. Agua 400 Kg.
Agua 400 Kg.
Lavado Pasta precipitada lavada 104,76 Kg.
La pasta es acondicionada manualmente en bandejas con un fondo de cedazo de fibra de vidrio enchapado de teflón, formando una capa 4 mm. de espesor, para ser deshidratada en un secador batch de bandejas por arrastre a ambos lados de la misma, en un proceso batch que toma entre 2 y 4,5 horas a una temperatura inferior a los 70º C. La velocidad del aire es de 1,5 m/seg. Las pérdidas por secado son de aproximadamente el 8 % sobre la materia seca. Pasta precipitada lavada 104,76 Kg. Aire seco 434 Kg.
Aire húmedo 503,2 Kg.
Secado Pasta seca 32,72 Kg. (8 %)
Pérdidas 2,84 kg. (8 %)
De aquí se obtiene el extracto de achiote con aproximadamente el 8 % de agua, que finalmente es molido y envasado. El molido se realiza en un molino de martillos, obteniéndose partículas con un tamaño de 2 – 5 mm. Las pérdidas por molido son del 2 %.
49
Pasta seca 32,72 Kg.
Molienda
Pérdidas 0,65 Kg. (2 %)
Producto 32,72 Kg.
El producto es empacado en bolsas dobles de polietileno negro de 5 Kg. de capacidad, las cuales son soldadas herméticamente; dichas bolsas se colocan en recipientes de cartón de 20 Kg. de contenido. Producto 32,72 Kg.
Envasado Producto envasado 32,72 Kg.
El producto así obtenido tiene un porcentaje de pigmentos totales del 30 %, de los cuales el 80 % es bixina, el resto son productos de degradación de la bixina. También el producto contiene 8 % de agua, y 62 % de impurezas constituidas de almidón, proteínas, lípidos, y productos contenidos en la semilla que han sido extraídos por la solución alcalina. En efecto, a pesar de que se usó el método alcalino, se obtuvo bixina en lugar de norbixina porque la concentración del álcali utilizado fue baja y porque se trabaja a temperatura ambiente. El rendimiento de la etapa de extracción del 85 % (pigmentos extraídos / pigmentos totales en la semilla). El rendimiento total del proceso es de alrededor del 80 % debido a las pérdidas en las etapas de filtración, secado y molienda.
50
CAPITULO V
51
DISEÑO, ADOPCION DE EQUIPOS Y ACCESORIOS 5.1 – INTRODUCCIÓN En los cálculos precedentes se describió la tecnología que se utiliza para cada etapa particular. Aquí se diseñan el secador de bandejas, el tanque de extracción y precipitación. Además se especifican los equipos comerciales escogidos para la ejecución del presente proyecto. Este detalle comprende los datos técnicos, operativos y dimensionamiento en general. En esta sección se detallan, también, los caños y accesorios utilizados para la ejecución del proyecto. En el plano Nº 3 denominado “Vista en la planta de equipos de proceso” se observa la ubicación y la conexión de los equipos necesarios para el proceso.
5.2 - DISEÑO DEL SECADOR DE BANDEJAS En esta sección se expone el diseño del secador de bandejas, utilizado para secar la pasta de achiote procedente de la etapa de filtración centrífuga.
5.2.1 - Pérdidas de calor 5.2.1.1 - Pérdidas por pared 1
2
3 4 1- Revoque 1,5 cm 2- Ladrillo 15 cm 3- Poliestireno exp. 5 cm
Kcal.m
λ 1 = 0,6 λ 2
= 0,15
m 2 .h.º C Kcal.m
4- Acero inoxidable 1 mm λ 3 = 0,026 λ 4 = 12
52
m 2 .h.º C Kcal.m
m 2 .h.º C Kcal.m m2 .h.º C
α 1 = 20 α 2
= 35
1 U Pared
1 U Pared U Pared
= =
Kcal m 2 .h.º C Kcal m 2 .h.º C
1 α1
+
e1
λ1
+
e2
λ2
+
e3
λ3
+
e4
λ4
+
1 α2
1 0,015 0,15 0,05 0,001 1 + + + + + = 3,03 20 0,6 0,15 0,026 12 35
= 0,330
Kcal m 2 .h.º C
= 15,3 m 2 Q pared = U pared . Apared .∆T
A pared
Q pared
= 0,330.15,3.(70 − 20) = 252,45
Kcal h
5.2.1.2 - Pérdidas por techo
1
λ 1 = 12 λ 2
α 1 = 20 α 2
2
2- Poliestireno exp. 5 cm
3
3- Acero inox. 1 mm
Kcal.m m 2 .h.º C Kcal.m
= 0,026
λ 3 = 12
= 35
1- Acero inox. 1 mm
m 2 .h.º C Kcal.m m 2 .h.º C Kcal m 2 .h.º C Kcal m 2 .h.º C
53
1
=
U Techo
1
=
U Techo U Techo
1 α1
+
e1
λ1
+
e2
λ2
+
e3
λ3
+
1 α1
1 0,001 0,05 0,001 1 + + + + = 2,002 20 12 0,026 12 35
= 0,5
Kcal m 2 .h.º C
= 5,13 m 2 QTecho = U Techo . ATecho .∆T
ATecho
QTecho
= 0,5.5,13.(70 − 20) = 128,25
Kcal h
5.2.1.3 - Pérdidas por piso
= 5,13 m 2 Q piso = U piso . Apiso .∆T
A piso
Q piso
Kcal
= 0,328.5,13.(70 − 20) = 84,13
h
5.2.1.4 - Pérdidas por puertas
= 4,34 m 2 Q Puertas = U Puertas . APuertas .∆T
A Puertas
Q Puertas
Kcal
= 0,5.4,34.(70 − 20) = 108,5
h
5.2.1.5 - Total de pérdidas Q Aislacion
= Qpared + QTecho + Qpiso + Qpuerta
Q Aislacion
= 252, 45 + 128, 25 + 84,13 +108, 5 = 573, 33
54
Kcal h
5.2.1.6 - Calor de vaporización Kcal
∆ H v = 593
Kg
w = 69,2 Kg t
=4
Qλ = Qλ =
h
λ .w t Kcal 539.69,2 = 9324,7 h 4
5.2.1.7 - Pérdidas del aire de salida
Kg Kcal Kg Kcal = 0,1. 13200 +17,3 .0, 44 .0, 24 . ( 50º C − 20º C ) = 9732, 4 h Kg C h Kg C .º .º
QSA
Kcal h
5.2.1.8 - Total de pérdidas en el secador QT
= QA + Qλ + QSA
QT
= 573,33 + 9324,7 + 9732,4 = 19630,43
Kcal h
5.2.1.9 - Área del intercambiador U = 12,2
Kcal
h.m2 .º C ∆T = 121 − ( 0,9.50 − 0,1.20)
A = A =
=
74º C
QT U .∆T 19630,43 12,2.74
ATubo
= 0,09
LTubo
=
=
21,74 m 2
m2 m
21,74 = 241,56 m 0,09
Cantidad de tubos liso de cobre de una pulgada de diámetro 119 en un arreglo de 7 tubos por 17.
55
5.2.1.10 - Caudal de vapor necesario QT
Kcal
= 19630,43
vapor a 2,1
Kg cm2 Kcal
∆ H v = 525,15 Qv
=
QT
∆ H v
h
Kg
= 37,38
Kg h
El siguiente es un plano del secador proyectado.
56
l a t n o r F a t s i V
l a r e t a L a t s i V
r o i r e p u S a t s i V
57
5.3 - TANQUES DE EXTRACCIÓN, PRECIPITACIÓN, SOLUCIÓN ÁCIDA Y AGUA DE LAVADO Los tanque de extracción, precipitación y agua de lavado son construidos de acero inoxidable AISI 304. El tanque para la solución de ácido sulfúrico es construido de acero inoxidable AISI 310.
5.3.1 - Tanque extractor 400 Kg de semillas 700 lt de agua 14 Kg de solución de NaOH V s
=
V s
=
m s
ρ s
400 Kg 1600
Kg
= 0, 25
m3
= 700 + 14 + 250 = 964 VT = V .1,2 VT ≅ 1200 Lt = 1,5
VT
=
Lt
m3
V
l
= 250
Lt
d
π .d 2 .l
4
1,5.π .d 3 4.V = ⇒ d = 3 T π .1,5 4
4.0,12 = 1,01 m π .1,5 l = 1,5.1,01 = 1,5 m d
e
=3
p.d =
0,95. s 0,6. p 1,5 bar.1 m 0,0015 m 0,95.1100 bar 0,6.1,5 bar −
e
=
=
−
58
5.3.1.1 - Potencia del agitador del tanque extractor Da
= 0,3
m
ω = 3 rps ρ = 1000
Kg m3
µ = 9, 6 ⋅10−4 g c
= 9,8
Kg
m ⋅ seg Kgm
Kg ⋅ seg 2 2
ω ⋅ Da ⋅ ρ = 281250 Re = µ K t = 6,3
P
5
K t ω 3 Da ρ ⋅
=
turbina de seis palas planas ⋅
g c
⋅
=
42, 2
Kgm seg
=
0,56 hp
Se utiliza un motorreductor de 0,75 hp con velocidad de salida de 3 revoluciones por segundo, con eje de 25,4 mm de diámetro para el agitador del tanque extractor. A
A
Vista superior
Vista lateral
Corte A-A
5.3.2 - Tanque precipitador 59
Canasta para semillas
= 2990 Lt VT = V .1, 2 = 3588 V
l
= 1, 4
VT
=
Lt
d
π .d 2 .l
1, 4.π .d 3 4.V = ⇒ d = 3 T π .1, 4 4
4
d
= 3 4.3,4 = 1,48
m
l
= 1,4.1,48 = 2,07
m
π .1,4
p.d
e=
0,95. s − 0,6. p 1,5 bar.1, 48 m = 0,002 m e= 0,95.1100 bar − 0,6.1,5 bar
5.3.2.1 - Potencia del agitador del tanque precipitador
= 1,1 m ω = 0,5 rps
Da
2
ω ⋅ Da ⋅ ρ = 630208 Re = µ K t = 1,7 P =
rodete de dos palas planas
K t ⋅ ω 3 ⋅ Da g c
5
⋅ ρ
= 34,9
Kgm seg
= 0, 47
hp
Se utiliza un motorreductor de 0,5 hp con velocidad de salida de 0,5 revoluciones por segundo, con eje de 25,4 mm de diámetro para el agitador del tanque precipitador.
60
Vista Superior
Vista Lateral
5.3.3 - Tanque para el agua de lavado V
=
700 Lt
VT
= V .1, 2
VT
= 840
l
= 1, 4
VT d l
=
Lt
d
π .d 2 .l
4
1, 4.π .d 3 4.V = ⇒ d = 3 T π .1, 4 4
= 3 4.0,84 = 0,91 m π .1,4
= 1,4.0,91 = 1,27
e=
m
p.d
0,95. s − 0,6. p 1,5 bar.0,9 m = 0,0013 m e= 0,95.1100 bar − 0,6.1,5 bar
El tanque se construye con una chapa de 1,5 mm de espesor.
61
Vista Superior
Vista Lateral
5.3.4 - Tanque para la solución ácida V
= 124
VT l
= V .1, 37 = 170
= 1, 2
VT
Lt
=
Lt
d
π .d 2 .l
4
V 1, 2.π .d 3 = ⇒ d = 3 4. T π .1, 2 4
4.0,17 = 0,57 m π .1,2 l = 1,2.0,57 = 0,68 m d
e
=3
p.d =
0,95. s 0,6. p 1,5 bar.0,58 m 0,0008 m 0,95.1100 bar 0,6.1,5 bar −
e
=
=
−
El tanque se construye con una chapa de 1 mm de espesor.
62
Vista Superior
Vista Lateral
5.4 - CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA BOMBA DE TRASVASE m3
= 2,5 ⋅10 seg min Dt = 1, 5 pulg = 0, 0381 m Qa
= 150
Lt
3
−
m
g = 9,8
seg 2 3
at = 1,14 ⋅ 10
−
v=
Qa at
= 2,19
m2 m seg
2
Re = ε Dt
v ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 3311
= 0,00125
f = 0,043 Le = 27,6 m h f = f
Le
⋅
= 7,62
m
∆ z = 3,15 m hw = 7, 62 + 3,15 = 10, 77 ξ MB = 0,72
m
Dt
⋅
v2
2 ⋅ g
g 1 P = 10,77 m ⋅ ⋅ ρ ⋅ Qa ⋅ ξ MB g c
= 37, 4
Kgm seg
= 0,5
63
hp
5.5 - DESCRIPCIÓN DE LA CAÑERÍA UTILIZADA En esta sección se calcula la cañería necesaria para el funcionamiento de la planta.
5.5.1 - Definición de los límites de tramos En el plano 4 denominado “Diagrama isométrico”, se muestra la ubicación de los caños y accesorios necesarios para la línea de proceso.
5.5.2 - Calculo del diámetro de las cañerías 5.5.2.1 - Diámetro de la cañería de descarga del tanque precipitador Dt = 2,067
ε Dt
pulg = 0,0525 m
= 0,0009
Le = 21,8 m
= 1,7 m z f = 0,2 m at = 2,16 ⋅10 3 m 2 AT = 1,77 m 2 2 ⋅ g ⋅ z i 5,77 = v2i = Le 1 + f ⋅ 415 1 + f ⋅ zi
−
Dt
sup onemos → v2i = 1,34 2 ⋅ g ⋅ z f
v2 f =
Le
=
1 + f ⋅
m seg
2
⇒ Re =
v2i ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 3847 ⇒ f = 0,042 ⇒ v2i =1,34
m seg
1,98 1 + f ⋅ 415
Dt
sup onemos → v2 f = 0,39 f m
m seg
2
⇒ Re =
v2 f ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 1120 ⇒ f = 0,057 ⇒ v2 f = 0,39
+ = 0,042 0,057 = 0,0495 2
Le
t
= 2⋅
AT at
1 + f m ⋅
⋅
Dt
2 ⋅ g
(
zi
−
z f
) = 1472
seg
= 24,5 min
64
m seg
5.5.2.2 - Diámetro de la cañería de descarga del tanque de agua de lavado Dt = 2,067
ε
pulg = 0,0525 m
= 0,0009
Dt
Le = 20,9 m
= 1,11 m z f = 0,2 m at = 2,16 ⋅10 3 m 2 AT = 0,636 m 2 2 ⋅ g ⋅ z i 4,66 = v2i = Le 1 + f ⋅ 398 1 + f ⋅ zi
−
Dt
sup onemos → v2i = 1,08 2 ⋅ g ⋅ z f
v2 f =
Le
=
1 + f ⋅
m seg
2
⇒ Re =
v2i ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 3101 ⇒ f = 0,044 ⇒ v2i =1,08
m seg
1,98 1 + f ⋅ 398
Dt
sup onemos → v2 f = 0, 41
=
f m
m seg
2
⇒ Re =
v2 f ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 1177 ⇒ f = 0,054 ⇒ v2 f = 0, 41
m seg
0,044 + 0,054 = 0,049 2 Le
t
= 2⋅
AT at
1 + f m ⋅
Dt
⋅
2 ⋅ g
(
zi
−
z f
min ) = 365 seg = 6,1
5.5.2.3 - Diámetro de la cañería desde el tanque de agua al tanque de extracción Le = 48,6 m h f = 5 m
= 0, 2
Qa v= Dt f
m3
m3
= 3,3 ⋅10 seg min 4 ⋅ Qa 0,004244
π ⋅ Dt
5
=
2
=
3
−
8 ⋅ Qa 2 ⋅ Le h f ⋅ π ⋅ g 2
2
Dt
= 8,93 ⋅10 6 −
65
sup onemos → f = 0,04 ⇒ Dt = 0,05135 m ⇒ v = 1,61
m seg
⇒
2
Re =
v ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 4422 ⇒ f = 0, 04
Se adopta una cañería de pvc de 2 pulgadas de diámetro nominal.
5.5.2.4 - Diámetro de la cañería desde el tanque de extracción al tanque de solución ácida Le = 34,45 m h f = 2,26 m Qa
= 0, 012
v= Dt f
m3
4 ⋅ Qa π ⋅ Dt
5
=
2
min
=
=
2 ⋅ 10
2,55 ⋅10
m3 seg
4
−
2
Dt
8 ⋅ Qa 2 ⋅ Le h f ⋅ π ⋅ g 2
4
−
= 5,04 ⋅10 8 −
sup onemos → f = 0, 24 ⇒ Dt = 0,0261 m ⇒ v = 0,374
m seg
⇒
2
Re =
v ⋅ Dt ⋅ ρ
µ
= 265 ⇒ f = 0, 24
Se adopta una cañería de pvc de 1 pulgada de diámetro nominal.
5.6 - DIMENSIONAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LOS EQUIPOS La adopción comercial de equipos requiere de un previo análisis de las variables operativas a las cuales se deben ajustar. En esta sección se presentan las características fundamentales que debe reunir cada aparato que se selecciona para realizar el proceso. Se analizan las demandas del proceso, teniendo en cuenta los requerimientos límites que debe satisfacer cada unidad. Las planillas de especificaciones de los equipos adoptados, de acuerdo a los requerimientos establecidos en el presente capítulo, se encuentran en el capítulo XII. 5.6.1 - Filtro centrífugo Caudal = 3000 Lt/h Capacidad de carga = 105 Kg. 66
5.6.2 - Molino de martillos Diámetro final de la partícula = 2 – 5 mm Caudal alimentación = 64 Kg./h
5.6.3 - Bomba Caudal = 150 Lt/min Elevación = 4 m
5.6.4 - Caldera Producción de vapor = 38 Kg./h Presión = 2 bares
5.6.5 - Ventiladores del secador Caudal total = 11000 m 3/h Caida de presión = 3,5 cm de agua
5.7 - Nomenclatura A AT at Da Dt d e f fm gc hf hw K t L Le l P p Qa
área (m2) área de la base del tanque (m 2) área del tubo (m2) diámetro del agitador (m) diámetro interno del tubo (m) diámetro (m) espesor (m) factor de fricción factor medio de fricción constante (9,8 Kgm/Kg.seg2) carga de fricción (m) carga de trabajo (m) constante adimensional longitud (m) longitud equivalente (m) longitud (m) potencia (Kgm/seg) presión (bares) caudal de agua (m3/seg) 67
Q Qv Re s T t U Vt v v2f v2i w zf zi
calor (kcal/h) caudal de vapor (Kg./h) número de Reynolds presión de sobrecarga (bares) temperatura (ºC) tiempo (min.) coeficiente global de transferencia de calor (Kcal/m2.h.ºC) volumen del tanque (Lt) velocidad (m/seg) velocidad final a la salida (m/seg) velocidad inicial a la salida (m/seg) masa de agua (Kg.) altura final (m) altura inicial (m)
Símbolos griegos ∆Hv ∆z ΔT α ε/Dt λ μ ξMB π ρ ω
calor de vaporización del agua (Kcal/Kg.) diferencia de altura (m) diferencia de temperatura (m) coeficiente de película (Kcal/m2.h.ºC) rugosidad relativa del tubo transmitancia específica (Kcal.m/m2.h.ºC) viscosidad (Kg./m.seg) eficiencia motor-bomba constante (3,14159) densidad (Kg./m3) velocidad angular (rps)
Subíndices λ SA T s
denota el calor para vaporizar el agua del producto denota el calor por pérdida del aire de salida denota calor total entregado en el secador denota semillas
68
CAPITULO VI
69
SERVICIOS AUXILIARES 6.1 - SUMINISTRO DE AGUA Tanto para la elaboración, la limpieza del sector industrial y el uso del personal, la planta cuenta con una red de agua potable proveniente de la estación potabilizadora de agua local. Las necesidades de agua para la elaboración del colorante se enumeran en la tabla 7, donde se detalla el consumo de agua para el primer período de producción de 12 toneladas de producto, el segundo y el tercer período para 14 y 16 toneladas de producto respectivamente. Utilización
Consumo de agua
Elaboración
Cons. total Cons. 1º período total 2º período
Cons. total 3º período
103,125 m3/ton prod. Limpieza 1 m3/día Uso personal 0,1 m3/pers. día
1237500
1443750
1650000
253000 151800
253000 177100
253000 202400
Total
1642300
1873850
2105400
Tabla 7 – Consumo de agua
El agua se recibe en dos tanques elevados, desde donde se distribuye a la planta. Se cuenta con la instalación de agua caliente, en los sectores de baños y vestuario.
6.2 - SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD La energía necesaria para el funcionamiento de la planta será comprada a la Empresa Provincial de Energía EDENOR, y será tomada de la línea pública dispuesta en el parque industrial en el cual se instalará la industria. En el plano N° 5 se muestra el diagrama unifilar. En la tabla 8 se muestra un detalle de la cantidad de motores eléctricos a instalar, su consumo individual y de acuerdo a sus horas de uso el consumo total por año. 70
Equipo
Potencia KW
Extractor Precipitador Bomba centrífuga Filtro centrífugo Ventiladores del secador Molino martillos Iluminación y artef. varios
Consumo KW-h
0,55 0,37 0,368 6,5 2,2 1,5
0,69 0,46 0,46 8,13 2,75 1,88
Total
KW-año 1º período
KW-año 2º período
KW-año 3º período
289 59 69 3073 5566 323 9240
289 59 81 3585 5566 377 9240
289 59 92 4097 5566 431 9240
18619
19196
19775
Tabla 8 – Consumo enrgético
El consumo máximo de energía, de acuerdo al cuadro de cargas es de 19775 KWh, considerando el grado de simultaneidad y sobre él se debe realizar la instalación eléctrica.
6.3 - SUMINISTRO DE GAS Se cuenta con el abastecimiento de gas natural desde la red pública, por parte de ECOGAS. Se utiliza gas natural para el funcionamiento de la caldera y del termotanque. En la Tabla 9 se muestra el consumo de gas para la producción de 12, 14 y 16 toneladas de producto. Utilización
Caudal de gas
Cons. total Cons. 1º período total 2º período
Cons. total 3º período
Caldera m3/año Termotanque m3/año
5609 1320
5997 1320
6385 1320
Total
6929
7317
7705
Tabla 9 – Consumo de gas
6.4 - EFLUENTES Los efluentes cloacales de la zona de los sectores de baños y vestuarios desembocan directamente en la red cloacal. Los efluentes industriales provienen de la sección de elaboración y de la higienización de los equipos, accesorios y lugares de trabajo. Todas las salas cuentan con desagües que impiden la acumulación de agua y/o líquidos en el local. Los desagües serán propios e independientes para cada sala. La boca de 71
desagüe o sumidero descargará mediante cañería construida de ex-profeso, 6 centímetros de diámetro y con una inclinación del 1 %, a la red general de evacuación de efluentes del establecimiento y en su encuentro con la misma dispondrá de cierre sifónico.
72
CAPITULO VII
73
MEMORIA DESCRIPTIVA DE OBRAS CIVILES El siguiente capítulo se refiere a toda las características edilicias del proyecto a construir que se detalla en el plano Nº 1.
7.1 - CONSTRUCCIÓN GENERAL El terreno del que se dispone para la construcción de la planta, posee un área de 1.000 metros cuadrados. El perímetro del terreno se limitará con un muro de ladrillos comunes unidos con un mortero de cemento, cal y arena, el espesor del mismo será de 0,30 metros de los cuales por tener carácter de medianera solo la mitad se encontrará en el terreno propio y tendrá una altura de 2,5 metros. Dicho muro no tendrá ningún tipo de revestimiento solo se enrasarán las juntas para evitar la acumulación excesiva de polvo y prevenir la proliferación de insectos sobre la superficie interna de la pared. Debido a que en el área restante del terreno en que no está construido debe soportar el paso constante de vehículos, como por ejemplo el camión que transporta la materia prima, por esto se planea la construcción de un piso de concreto reforzado de 10 centímetros de espesor para soportar las cargas de los vehículos.
7.2 - EDIFICIO PRINCIPAL Este tendrá un área de 525 metros cuadrados cubiertos, todos sus muros exteriores serán de un espesor de 0,30 metros construido con ladrillos comunes unidos con un mortero de cemento, cal y arena, revestidos exteriormente con un estucado de cemento y pintado con una pintura de exteriores adecuada. Interiormente estarán revestidas y terminadas según el sector interno que corresponda. El techo será de piezas de acero galvanizado tipo canalón con sostén de vigas metálicas en los tramos necesarios, poseerá dos aguas con una inclinación aproximada de 6 grados cada lado para conducir el agua de lluvia hacia el exterior. La altura a la que se encontrará este será en su parte mas alta de 7,5 metros y su parte más baja será de 6 metros. Este tipo de techo cubrirá gran parte de la construcción exceptuando el tramo sobre el depósito de mantenimiento, el baño, pasillo de ingreso de operario y el 74
almacén de semilla agotada ya que estos tendrán una losa de hormigón armado, de una altura de 4 metros y sobre esta estarán posados los tanques de almacenamiento del agua potable, por lo que se deberá reforzar esta estructura adecuadamente para resistir esta sobrecarga constante.
7.3 - DEPÓSITO DE SEMILLAS El área proyectada de este es de 117 metros cuadrados, con unas medidas de 8 por 14,6 metros. Las paredes de ladrillo estarán revestidas únicamente con un estucado de cemento sin ningún tipo de terminación específico. El piso será de hormigón armado en toda la superficie de este y terminado con un estucado impermeable. Dispondrá de dos entradas-salidas una de las cuales comunicará el depósito con el área de producción mientras que la otra lo comunicará con el exterior, por esta abertura se introducirán las semillas debiéndose disponer de forma tal que faciliten su utilización en el proceso productivo. El portón exterior será de unas dimensiones de 5,4 metros ancho por 3 metros de altura, tendrá dos hojas de construcción metálica, tratadas y pintadas para evitar la corrosión, deberán tener una apertura hacia el exterior para no restar espacio de almacenamiento. La otra abertura también será de construcción metálica pero para no utilizar espacio en el área de producción será del tipo corrediza y sus dimensiones 3 metros de ancho por 2,5 de altura. También dispondrá de ventilación en su parte superior, dos en cada uno de los muros correspondientes y además deberán estar expuestos a la aireación exterior.
7.4 - ÁREA DE PRODUCCIÓN Dispondrá de un área de 195 metros cuadrados. Todas las paredes estarán revestidas por un estucado de cemento y pintadas con látex adecuado para la industria alimenticia en toda su extensión y de un color claro, pero contarán con un friso impermeable de una altura de 2,15 metros. El piso será de hormigón armado y terminado con un estucado impermeable y maquinado, en el lugar donde estarán los equipos se reforzará el hormigón aumentando su espesor y colocando refuerzos adecuados de acero, para aumentar la estabilidad de las estructuras a montar. Poseerá ventilaciones adecuadas solo en la pared colindante con el exterior, de ventanas tipo balancín, a una altura de 3 metros. En toda el área de producción el techo estará pintado con una pintura antihongos, para evitar cualquier tipo de contaminación al producirse posibles condensaciones en esta superficie.
75
7.5 - DEPÓSITO DE EXTRACTO Poseerá un área aproximada de 60 metros cuadrados, con unas medidas de 9,70 metros por 6,15 metros. Las paredes estarán revestidas por un estucado de cemento y pintadas con látex de color claro, el piso estará constituido por hormigón armado reforzado y el techo estará pintado con pintura anti-hongos. Este tendrá un portón metálico rebatible de apertura hacia el exterior y tendrá unas dimensiones de 5,4 metros de ancho y 3 metros de altura. También tendrá un portón metálico corredizo que lo comunicará con el área de producción de las siguientes dimensiones 2,5 metros ancho por 2 metros alto.
7.6 - DEPÓSITO DE SEMILLAS AGOTADAS En este se colocarán las semillas de desecho de la extracción las cuales se encuentran con un grado de humedad elevado por lo que toda el área, tanto el piso como las paredes, del mismo estará recubierto con un estucado impermeable. Las dimensiones de este depósito son, un área de 30 metros cuadrado con unas dimensiones de 4,85 metros por 6,24 metros. Tendrá dos portones corredizos uno colindante con el exterior y el otro con el área de producción. El piso tendrá una inclinación de 1 grados hacia el sumidero de desagüe de la posible agua que pudiesen desprender las semillas.
7.7 - SALA DE MANTENIMIENTO Esta tendrá un área de 18,70 metros cuadrados. Las paredes estarán revestidas con un estucado y el piso será de hormigón. En este se encontrará el termotanque que abastecerá de agua caliente el baño y el laboratorio.
7.8 - LABORATORIO Las dimensiones del mismo son de 4 metros por 3,50 metros, con un área de 14 metros cuadrados. Las paredes estarán revestidas con un estucado y un friso de cerámicos hasta una altura de 2 metros y el piso será de hormigón recubierto con mosaicos calcáreos de 0,30 por 0,30 metros. El techo tendrá un cielorraso a una altura de 3,50 metros, este será de machihembre sostenido con flejes metálicos de dimensiones adecuadas.
76
7.9 - BAÑOS Y VESTUARIOS Poseerán un área de 21 metros cuadrados, distribuidos en 4,30 metros por 4,85 metros. El baño consta de un par de cubículos con sendos inodoros, además de una ducha para el higiene de los operarios. El piso será de cerámicos esmaltados de 20 por 20 centímetros y las paredes serán revestidas con cerámicos hasta una altura de 2 metros. En el sector de vestuario se encontrará un armario para que los operarios puedan mudarse de su vestimenta de calle y colocarse la vestimenta adecuada.
7.10 - OFICINA Tendrá un área de 28 metros cuadrados, en los cuales se deberán realizar todas las tareas administrativas y de venta. Contará con dos ventanas con vista al exterior de dimensiones 2,76 por 1,5 metros, las paredes serán revestidas de revoque fino y pintadas con pintura látex. El techo tendrá un cielorraso a una altura de 3,50 metros, este será de machihembre sostenido con flejes metálicos y el piso estará revestido de mosaicos calcáreos de 0,30 por 0,30 metros.
77
CAPITULO VIII
78
UBICACIÓN DE LA PLANTA 8.1 - INTRODUCCIÓN Para proceder al estudio de la localización de la planta industrial se debe tener en cuenta los distintos factores que relacionados con la ubicación podrán influir técnica o económicamente en el desarrollo de la misma. La localización geográfica final de la planta puede tener una gran influencia en el éxito de un proyecto. El lugar donde ha de erigirse debe ser elegido con gran cuidado; deben tenerse en cuenta muchos factores diferentes. Lo más importante es ubicarla donde pueda lograrse un costo de producción y distribución mínimos, pero también son importantes factores como: el espacio para futuras ampliaciones y las condiciones generales de vida en la zona.
8.2 - MACROLOCALIZACIÓN Se eligió a Capital Federal como la zona de macrolocalización de la planta. Los factores considerados fueron los siguientes.
- Disponibilidad de materia prima Las fuentes de materias primas constituyen uno de los factores más importantes para seleccionar el lugar donde se construirá la planta, ya que es posible reducir considerablemente los gastos de transporte y almacenaje, eligiendo una ubicación cercana a las fuentes. Debe prestarse atención al precio de adquisición de las materias primas, a la distancia de las fuentes, a los fletes o gastos de transporte y a la seguridad en cuanto a las entregas. Las semillas llegan en contenedores por vía marítima al puerto de Buenos Aires, por lo que resulta conveniente que la planta se instale en capital federal.
- Mercado consumidor La ubicación de los centros de consumo o de distribución afecta los costos de distribución del producto y el tiempo requerido para su entrega. Como la mayor parte del producto se va a exportar es conveniente ubicarse cerca de un puerto para disminuir los costos de distribución.
79
- Disponibilidad de energía y gas Se cuenta con el abastecimiento de energía eléctrica proveniente de EDENOR con la provisión de gas por parte de EcoGas. Cabe destacar que la planta necesitará únicamente de los dos servicios anteriormente citados.
- Disponibilidad de mano de obra La instalación de esta empresa será fuente de trabajo para mano de obra calificada y no calificada. Se requiere poco personal para el funcionamiento de la fábrica, por lo que cualquier ciudad puede proveerlo.
- Clima Si la planta esta ubicada en una zona muy fría, muy cálida o muy húmeda es posible que los costos resulten incrementados por la necesidad de construir instalaciones o adopción de equipos tendientes a contrarrestar las consecuencias que estas adversidades climáticas puedan tener sobre el proceso. La zona seleccionada para la ubicación de la planta posee un clima adecuado, por lo que este factor no representa problema alguno.
- Medios de transporte La materia prima se transportará vía marítima y a través de camiones, siendo estos los mismos medios de transporte para el producto terminado. Resulta necesario que existan medios de transporte locales para los obreros y empleados de la planta. El personal contará con traslado a la planta a través del servicio público de transporte.
- Impuesto y restricciones legales Los impuestos estatales y locales sobre propiedades y rentas varían de una localidad a otra. Es conveniente seleccionar zonas donde la política fiscal otorgue incentivos tributarios o beneficios fiscales para el emplazamiento industrial, no obstante las leyes de promoción industrial por lo general se refieren a provincias o ciudades con poco desarrollo industrial, y no afectan a los centros urbanos importantes.
8.3 - MICROLOCALIZACIÓN A través del análisis de los anteriores factores se concluye que el lugar favorable para la instalación de la planta es la zona industrial de la ciudad de Pilar en la provincia de Buenos Aires. La ubicación se detalla en los diagramas siguientes:
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Se adquirirá un terreno de 1000 metros cuadrados, con un frente de 20 metros de ancho y un fondo de 50 metros de largo. Ahora que se conoce la mejor zona para la localización de la planta, es necesario analizar otros factores adicionales para definir la microlocalización dentro de esta zona.
- Disponibilidad de agua 81
La planta debe ubicarse en un lugar donde se pueda disponer de una fuente confiable de agua. Tanto para los procesos, consumo humano y la limpieza el sector industrial cuenta con una red de agua potable proveniente de una estación potabilizadora de agua, de la empresa Aguas Argentinas.
- Eliminación de efluentes El lugar elegido para la planta debe tener una capacidad adecuada para la eliminación correcta de los efluentes. Los efluentes se eliminaran a través de la red cloacal pública.
- Características de la ubicación El valor del terreno es importante, también los es el costo local de la construcción y las condiciones de vida. Como puede ocurrir que en el futuro haya necesidad de ampliar las instalaciones, toda planta nueva debe construirse en un lugar donde se tenga posibilidad de una futura expansión. El valor de la hectárea en esta zona industrial es de aproximadamente 400000 U$S. Dicho sector tiene acceso directo a la ruta nacional N° 8 por lo que no se generarán molestias por movimientos de camiones, además la citada ruta es uno de los acceso al puerto de la ciudad de Buenos Aires.
8.4 - CONCLUSIÓN Se escoge para la instalación de la planta la localidad de Pilar en la provincia de Buenos Aires. El sector elegido se encuentra ubicado a 800 metros de la ruta nacional Nº 8, kilómetro 50, entre las calles Pisco e Ituzaingo, en el barrio Villa Rosa de la citada localidad. Según lo expuesto a través del presente capítulo, se concluye que la localización elegida satisface plenamente todos los requisitos planteados, siendo el lugar anteriormente citado un lugar ideal para el establecimiento de una industria de este tipo.
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CAPITULO IX
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ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA 9.1 - INTRODUCCIÓN La organización de la empresa constituye uno de los principios básicos que contribuyen a la operación exitosa de una planta de transformación. La organización es un conjunto de personas que desean alcanzar ciertos objetivos, para lo cual se agrupan respetando una estructura formal. Para que una empresa funcione bien, es preciso repartir las funciones y tareas en una forma adecuada y coordinar las actividades de las personas que la desempeñan. Los temas a considerar para una correcta organización de la empresa, y que se tratan en este capítulo son: Estructura de la empresa Estandarización de la producción Mantenimiento
9.2 - ESTRUCTURA DE LA EMPRESA La estructura es la suma de todos los medios con los que la organización cuenta para dividir y coordinar las tareas. Cada organización necesita de una estructura determinada, acorde con sus necesidades, con los objetivos que desea alcanzar y con la actividad que desarrolla. En la empresa, las actividades se agrupan y se forman departamentos o áreas que constituyen una estructura o sistema de organización. Esto implica el agrupamiento de personas en unidades operativas, la asignación de autoridad y responsabilidad a cada una de ellas, y la definición de las relaciones entre tales unidades, con el objeto de lograr coordinación y control de las actividades. El número de personas necesarias para manejar la planta de colorante, como está diseñada, es reducido. Se propone una organización con estructura lineal con orden jerárquico descendente.
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9.2.1 - Organización lineal Esta organización es propia de la mediana empresa, en la cual el dueño o gerente es el que toma todas las decisiones e imparte las órdenes a quienes encuentra bajo su mando. Para una mejor comprensión de lo detallado se muestra en el esquema 1 lo expresado anteriormente. Dueño o gerente
Administrativo y encargado de ventas
Jefe de producción
Operarios
Esquema 1
9.3 - FUNCIONES CUMPLIDAS POR CADA INTEGRANTE DEL ORGANIGRAMA 9.3.1 - Gerente o Dueño Verifica el cumplimiento de los objetivos primeros de la empresa y de la coordinación general. Es la cabeza de la autoridad formal y del control. Es el máximo responsable, es el que toma las decisiones y las hace saber a los empleados.
9.3.2 - Administrativo Se encarga del seguimiento económico financiero de la empresa. Sus funciones son: llevar la contabilidad de la empresa, pago de impuesto, liquidación de haberes, pago de sueldos, etc. Además tiene a su cargo lo que se refiere a ventas, facturación y cobro.
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9.3.3 - Jefe de producción Su responsabilidad es alcanzar los objetivos de la empresa, cumplir con la programación de la producción y el manejo de los operarios. Debe efectuar el seguimiento y optimización del proceso de producción. Sus responsabilidades son: * Control de la producción * Asignación de los materiales y equipos * Compras * Sincronización de materiales, máquinas y hombres para un esfuerzo coordinado. * Control de horarios de los trabajadores * Control de stock El encargado de la planta cuenta con una computadora instalada en el laboratorio de control de calidad, para registrar: - Producción, compras, ventas. - Análisis de todas las partidas. - Archivos de inconvenientes surgidos. Además, cumple la función de verificar las operaciones de control de calidad.
9.3.4 - Operarios Cumplen con las tareas que le son asignadas y con las normas establecidas. Al comienzo de las actividades se contará con tres operarios, quienes participarán en las diversas etapas del proceso, tales como recepción, almacenaje, pesado extracción, precipitación, filtración, lavado, secado, molienda y envasado. Uno de los operarios capacitados para tal fin se encargará de los análisis de laboratorio de la semilla y el extracto.
9.4 - ASIGNACIÓN DE PERSONAL Función que desempeña Director Administrativo Jefe de producción Operarios 1º - 3º año Operarios 4º - 6º año Operarios 7º - 10º año
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Número de personas 1 1 1 3 4 5
9.5 - ESTANDARIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN La estandarización de las operaciones constituye una ciencia, que se encarga de establecer las instalaciones, condiciones, rutinas y movimientos que hagan el trabajo más fácil y cómodo. Tanto la adopción de los sistemas de movimiento de materiales, como la distribución física de los equipos dentro de la planta han sido calculados para simplificar las operaciones. Un estudio de los tiempo de trabajo ha permitido establecer una cédula cronológica, donde se muestran las tareas a realizar, día por día y hora por hora. El encargado de la planta es el responsable de que se cumplan y se mantengan los estándares de producción.
9.6 - CÉDULA CRONOLÓGICA Lunes
8 hs 1er extracción
Martes 8 hs 1er extracción
Miércoles 8 hs 1er extracción
Jueves 8 hs 1er extracción
Viernes 8 hs 1er extracción
11 hs 2da extracción y secado del 1er batch
11 hs 2da extracción y secado del 1er batch
11 hs 2da extracción y secado del 1er batch
11 hs 2da extracción y secado del 1er batch
11 hs 2da extracción y secado del 1er batch
15 hs secado del 2do batch
15 hs secado del 2do batch
15 hs secado del 2do batch
15 hs secado del 2do batch
15 hs secado del 2do batch
Sábado
8 hs limpieza general y operaciones de mantenimiento
9.7 - MANTENIMIENTO INDUSTRIAL El mantenimiento es la función de conservar la planta en buenas condiciones de funcionamiento. Existen varias formas de realizar el mantenimiento de una fábrica: - Mantenimiento de rotura - Mantenimiento programado - Mantenimiento preventivo Se adopta el preventivo que es el que se impone en la industria moderna. El mantenimiento preventivo es el trabajo de mantenimiento ejecutado con anticipación 87
de la necesidad. Este tipo de mantenimiento no espera a que la máquina falle, a que la producción se altere para ponerle atención. Esta práctica sirve para tres propósitos: - Las interrupciones pueden se costosas respecto a la producción - Reduce la carga de trabajo de mantenimiento - Disminuye las emergencias
9.8 - OPERACIÓN DE MANTENIMIENTO Se programará una rutina de mantenimiento preventivo para las horas de poca actividad, tal como los sábados por la mañana. Esta rutina incluye: - Lubricación periódica de sistemas móviles - Inspección de equipos - Reposición de lámparas eléctricas de acuerdo a la vida útil, antes de que se quemen - Pintar todos los elementos de hierro con pintura epoxi para prevenir la oxidación. Se capacitará a uno de los empleados para que realice esta tarea semanalmente.
9.9 - PRACTICAS DE SANEAMIENTO DE LA PLANTA Los sábados por la mañana se realizará un lavado general de la planta y de todos los equipos involucrados en el proceso productivo para mantener un asepsia máxima en el producto que se elabora, ya que la acumulación del producto en ciertas área es crítico por lo que luego de un tiempo se deteriora produciendo contaminación del producto.
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CAPITULO X
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CONTROL DE CALIDAD 10.1 - INTRODUCCIÓN En general el control de calidad de cualquier producto implica la evaluación de ciertas características y su comparación con reglas fijas bien definidas, para cada producto. El producto elaborado debe cumplir con ciertas especificaciones que lo encuadren dentro de los requerimientos comerciales del mercado. En cualquier proceso una materia prima sufre cambios hasta convertirse en un producto final, después de atravesar una o más etapas intermedias, por lo tanto la técnica de control de calidad puede aplicarse en cada etapa y al producto final, antes de que este se expenda hacia otros lugares. Partiendo de materias primas de la calidad estipulada, obtendremos un producto con la calidad deseada, siempre que los procesos de producción se estén llevando a cabo de acuerdo a los parámetros establecidos, lo que se verificará por medio del control de calidad. Si se siguen estas directivas, el producto final alcanzará invariablemente las pautas de calidad requerida. Los análisis necesarios serán llevados a cabo en el laboratorio de las instalaciones.
10.2 - IMPLEMENTACIÓN El control de calidad se dividirá en las siguientes partes: - Análisis de materia prima El control de humedad y de pigmentos de la semilla se realiza luego de la recepción de la mercadería. - Análisis del producto terminado El análisis de humedad, bixina y pigmentos totales del extracto de achiote se realiza luego de la etapa de molienda.
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10.3 - ESPECIFICACIONES Las especificaciones para las semillas son: Humedad < 10 % Pigmentos totales ≥ 2,5 % Las especificaciones para el extracto de achiote son: Humedad < 9% Bixina ≥ 24 % Pigmentos totales ≥ 30 %
10.4 - MÉTODOS DE ANÁLISIS El métodos de análisis utilizado para la determinación de bixina y pigmentos totales será el espectrofotométrico mediante el espectro de absorción y la curva de calibrado. Se determina la longitud de onda máxima de absorción para el colorante en el solvente, para lo cual se efectúa un barrido en el espectrofotómetro con disolución del colorante en el respectivo solvente. Se realiza una gráfica donde se aprecia la longitud de onda máxima en el pico más elevado. Con el valor de la longitud de onda máxima de absorción se realizan las lecturas posteriores en soluciones de concentración conocida para trazar la curva de calibrado y determinar luego la concentración del pigmento en soluciones de concentración desconocida.
10.4.1 - DETERMINACIÓN DE BIXINA. MÉTODO CON CLOROFORMO. (INDECOPI. 1991) 10.4.1.1 - En la semilla original - Se pesan 10 gr. de muestra en una balanza analítica y se transfiere luego a una fiola de 200 ml. - Se adiciona 100 ml de cloroformo. - Se procede a agitar el contenido del matraz con un agitador magnético por un tiempo aproximado de 40 minutos. Si se nota que transcurrido este tiempo la semilla aun tiene colorante se continúa la extracción hasta que se observe que dicho colorante ha sido extraído completamente. 91
- Luego se lleva a volumen con cloroformo y se homogeniza bien la mezcla. - Se toman 2 ml de la solución anterior y se lleva a una fiola de 50 ml. Se enrasa a volumen con cloroformo. - Se lee la absorbancia a 503 nm y a 404 nm empleando cloroformo como blanco de referencia. - Para calcular el porcentaje de bixina se aplica la fórmula siguiente:
( A503 + A404 ) − 0, 256. ( A503 ) .100 (ecuación 1) c.b.k
Donde: A : es la absorbancia medida a longitudes de onda de 404 y 503 nm. b : es el diámetro del tubo en centímetros (1 cm) c : es la concentración de la disolución de achiote en cloroformo en k : es el coeficiente de extinción = 282.6
gr Lt
Lt gr.cm
10.4.1.2 - En extracto de achiote en polvo - Se pesa 1 gr. de muestra en una fiola de 100 ml. - Se adiciona 50 ml de cloroformo. - Se procede a agitar el contenido de la fiola con un agitador magnético por un tiempo aproximado de 15 minutos. - Luego se lleva a volumen con cloroformo y se homogeniza bien la mezcla. - Se toma 1 ml de la solución anterior y se lleva a una fiola de 100 ml. Se enrasa con cloroformo y se agita. - Se toma 5 ml de la solución anterior y se lleva a una fiola de 100 ml. Se enrasa con cloroformo y se agita. - Se lee la absorbancia a 503 nm y a 404 nm empleando cloroformo como blanco de referencia. - Para calcular el porcentaje de bixina se aplica la ecuación 1.
10.4.2 - DETERMINACIÓN DE NORBIXINA (PIGMENTOS TOTALES). MÉTODO DE HANSEN. (INDECOPI 1991) 10.4.2.1 - En semilla original - Pesar 25 gr. de semillas de achiote en un vaso de 1000 ml. - Agregar 150 ml de hidróxido de potasio al 45 %. - Determinar el peso total del vaso con la solución. 92
- Concentrar la solución por ebullición durante 1 minuto. - Compensar el agua evaporada con agua destilada. - Agregar 350 ml de agua destilada. - Tomar 0,1 ml de la solución en fiola de 100 ml. - Enrasar con hidróxido de potasio al 0,33 %. - Se lee en el espectrofotómetro a una absorbancia de 480 nm empleando solución de hidróxido de potasio al 0,33 % como blanco de referencia. - Para calcular el porcentaje de norbixina se aplica la fórmula siguiente: ( A480 ) .100 b.c.k
(ecuación 2)
A : es la absorbancia medida a una longitud de onda de 480 nm. b : es el diámetro del tubo en centímetros (1 cm) gr c : es la concentración en Lt Lt k : es el coeficiente de extinción = 287 gr.cm
10.4.2.2 - En extracto de achiote - Se pesan 0,1 gr. de la muestra de extracto de achiote en polvo y se colocan en una fiola de 100 ml de capacidad. - Se agregan 80 ml de agua destilada y 6 ml de solución de hidróxido de potasio al 45 %. - Se disuelve con agitación suave y constante. - Se calienta la solución hasta 80º C, manteniendo esta temperatura durante un minuto. - Se deja enfriar hasta temperatura ambiente y se enraza. - Se toma 1 ml de la solución anterior y se lleva a una fiola de 100 ml. Luego se enrasa a volumen con solución de hidróxido de potasio al 0,33 %. - Se lee la absorbancia a 480 nm empleando solución de hidróxido de potasio al 0,33 % como blanco de referencia. - Para calcular el porcentaje de norbixina se aplica la ecuación 2.
10.4.3 - DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD EN LA SEMILLA Y EN EL EXTRACTO Se determinó por medio de la balanza de humedad Sartorius, se pesa 5 gr. de la muestra y se programa a temperatura de 100º C, cuando se obtenga el peso constante de la muestra automáticamente la máquina se detiene y reporta el valor de la humedad.
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En caso de requerirse, se puede determinar la concentración de pigmentos totales en las semillas agotadas y en el líquido de desecho.
10.4.4 - DETERMINACIÓN DE NORBIXINA. MÉTODO DE HANSEN. (INDECOPI 1991) 10.4.4.1 - En semilla agotada - Secar las semillas a 80º C durante 2 horas. - Pesar 10 - 15 gr. de las semillas en fiola de 250 ml. - Agregar 75 ml de solución de hidróxido de potasio al 45 %. - Calentar con agitación continua. - Dejar 1 minuto en ebullición. - Enfriar y enrasar a 250 ml con agua destilada. - Tomar una alícuota de 1 ml y enrasar a 100 ml con solución de hidróxido de potasio al 0,33 %. - Se lee en el espectrofotómetro a una absorbancia de 480 nm empleando una solución de hidróxido de potasio al 0,33 % como blanco de referencia. - Para calcular el porcentaje de norbixina se aplica la ecuación 2.
10.4.4.2 - En líquido de desecho - Homogeneizar bien el líquido a analizar. - Adicionar 10 ml del líquido en una fiola de 100 ml. - Agregar 45 ml de solución de hidróxido de potasio al 45 % y calentar en continuo movimiento hasta 90º C, mantener la temperatura durante un minuto. - Enfriar y enrasar. - Tomar alícuota de 1 ml y llevar a 25 ml con solución de hidróxido de potasio al 0,33 %. - Se lee en el espectrofotómetro a una absorbancia de 480 nm empleando una solución de hidróxido de potasio al 0,33 % como blanco de referencia. - Para calcular el porcentaje de norbixina se aplica la ecuación 2.
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CAPITULO XI
95
ESTUDIO ECONÓMICO FINANCIERO 11.1 - INTRODUCCIÓN El análisis económico-financiero comprende el estudio y evaluación de costos e inversiones necesarias para llevar a cabo el proyecto. El período de evaluación utilizado en este proyecto se fija en 10 años, estimándose que el período de construcción y puesta en marcha es de 1 año, en el cual se realizan los primeros desembolsos de dinero. El diseño de la planta debe presentar un proceso capaz de operar en condiciones que lleve a la obtención de una utilidad o ganancia. Para la puesta en marcha de la fábrica es necesario invertir capital y determinar la inversión necesaria que forma parte del proyecto de la planta. En el presente capítulo se evalúa la viabilidad económica del proyecto.
11.2 - ESTUDIO DE COSTOS A continuación se especifican los costos de los distintos rubros que forman parte directa mente o indirectamente en la producción de colorante de achiote en polvo. Estos costos responden a la tecnología, espacio físico y modo de trabajo adoptados en los capítulos anteriores.
11.2.1 - Estudio de costos de equipos En este estudio se incluye la totalidad de los equipos que conforman la planta de producción. La tabla 10 presenta un resumen de los costos unitarios para cada equipo y el costo correspondiente según la cantidad necesaria de los mismos. En todos estos costos se ha incluido el costo de traslado y el impuesto al valor agregado.
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Equipos
Canti dad
Tanque extractor Tanque precipitador Tanque para el ácido sulfúrico Tanque p/ el agua de lavado Tanque de agua para la planta Bomba de trasvase Centrífuga Clarificadora Sólido-Liquid Secador de bandejas Molino de martillo Sellador de bolsas Mesa de acero inoxidable Balanza de 500 kg. Caldera Termotanque Lavamanos Lavabotas Carrito p/ movimiento de las semillas Grua
Costo unitario U$S 1 1264 1 2020 1 134 1 480 2 735 1 240 1 15800 1 7950 1 2990 1 80 1 275 1 295 1 4150 1 160 1 125 1 130 1 200 1 360
Total
37388
Tabla 10 – Costo de equipos
11.2.2 -Costo del terreno y obras civiles El análisis de este punto tiene en cuenta el costo del terreno necesario para la planta y el costo de las edificaciones construidas en el mismo. Concepto
Terreno y mejoras Edificaciones y perímetro Total
Sup. (m2)
1000 525
Costo U$S
40100 35800 75900
Tabla 11 – Costo del terreno y obras civiles
11.2.3 - Costo de equipamiento adicional En este ítem se presenta el estudio de costos para los equipamientos destinados a mantenimiento, laboratorio y administración. 97
Equipos
Area
Costo U$S
Equipo de laboratorio Equipos de informática Herramientas del taller Muebles y útiles varios Higiene y seguridad
Laboratorio Lab. y adm. Varios Varios Planta
4715 1100 2380 1750 200
Total
10145
Tabla 12 – Costo de equipamiento adicional
11.2.4 - Costo de cañerías y accesorios En este ítem se presentan los costos de cañerías y sus accesorios (válvulas, codos, T, etc.) además de una estimación de la instalación eléctrica. Servicio que presta
Costo U$S
Instalación eléctrica Cañerías y accesorios
1683 790
Total
2473
Tabla 13 – Costo de cañerías y accesorios
11.2.5 - Costo de insumos Estos costos comprenden el consumo anual de materia prima, hidróxido de sodio, ácido sulfúrico, detergente, desinfectante, bolsas y cajas. El costo de las semillas incluye el flete y el arancel por derecho de importación. Insumo
kg./TM de C. unit. prod. U$S/kg.
U$S/TM C. anual C. anual C. anual de prod. para 12 para 14 para 16 TM TM TM 1,32 16470 197636 230575 263514 0,278 398 4770 5565 6360 0,107 134 1602 1869 2136 0,5 25 300 350 400 0,1/unidad 20 240 280 320 0,33 15 180 210 240 0,57 20 240 280 320
Semillas NaOH 47% SO4H2 98% Envases Bolsas Detergente Desinfectante
12477 1430 1248 50 unidades 200 45 35
Total
17081
Tabla 14 – Costo de insumos
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204968
239129
273290
11.2.6 - Costos adicionales previos a la puesta en marcha Bajo este concepto se incluyen los costos estimados correspondientes a investigación y estudios preliminares, montaje de la planta, conducción de obra, capacitación del personal, puesta en marcha, inscripción e imprevistos. Concepto
Costo U$S
Invest. y est. preliminares Montaje de la planta Puesta en marcha Capacitación del personal Conducción de la obra Inscripción de planta y prod. Otros e imprevistos
2000 6800 2500 900 3900 1000 5000
Total
22100
Tabla 15 - Costos adicionales previos a la puesta en marcha
11.2.7 - Costo de servicios Costos de servicios para el primer período (1er – 3er año) Concepto
Unidad
Energía eléc. Kw-h/año Gas natural m3/año Agua m3/año Cloacas Cargo fijo
C. unit. U$S
0,05 0,047 0,12
Consumo anual
18619 6929 1642
Total
C. anual U$S
931 326 197 132 1586
Tabla 16 - Costo de servicios para el primer período
Costos de servicios para el segundo período (4to – 6to año) Concepto
Unidad
Energía eléc. Kw-h/año Gas natural m3/año Agua m3/año Cloacas Cargo fijo
C. unit. U$S
0,05 0,047 0,12
Consumo anual
19196 7317 1874
Total
C. anual U$S
960 344 225 132 1661
Tabla 17 - Costo de servicios para el segundo período
99
Costos de servicios para el tercer período (7 to – 10mo año) Concepto
Unidad
C. unit. U$S
Energía eléc. Kw-h/año Gas natural m3/año Agua m3/año Cloacas Cargo fijo
Consumo anual
0,05 0,047 0,12
19775 7705 2105
Total
C. anual U$S
989 362 253 132 1736
Tabla 18 - Costo de servicios para el tercer período
11.2.8 - Costo de administración Estos costos, comprenden los costos derivados de sueldos correspondientes al personal administrativo, gastos de administración, mantenimiento, personal jerárquico, y otros. Concepto
C. mens. C. anual C. anual C. anual U$S U$S U$S U$S 1º período 1º período 2º perído 3º período Sueldo gerente 750 9000 9000 9000 Gastos administrativos 200 2400 2500 2600 Gastos mantenimiento 170 2040 2040 2040 Encargado de producción 700 8400 8400 8400 Venta y Distribución 300 3600 4200 4800 Sueldo contador 700 8400 8400 8400 Teléfono 200 2400 2500 2600 Limpieza 100 1200 1200 1200 Imp. prov. y municipales 120 1440 1440 1440 Seguros (Robo e incendio 150 1800 1800 1800 Total
40680
41480
42280
Tabla 19 – Costo de administración
11.2.9 - Costo mano de obra En este concepto se incluye el costo correspondiente a los haberes de los operarios de la planta. Concepto
Cantidad
Operarios 1º periodo Operarios 2º periodo Operarios 3º periodo
Básico mensual
3 4 5
220 220 220
Tabla 20 - Costo mano de obra
100
C. patronal
286 286 286
C. anual U$S
10296 13728 17160
11.2.10 - Costo de impuestos Este costo se origina debido al pago de impuestos correspondientes a las ventas y utilidades de la empresa.
•
Impuesto nacionales
- Impuesto al valor agregado (IVA): este impuesto se denomina indirecto y no representa erogaciones para la empresa, simplemente se tiene en cuenta el costo financiero que puede generar y su valor se recupera con las ventas de la empresa. En el país representa el 10,5 % sobre el monto facturado, tanto para las compras como para las ventas. - Impuesto a las ganancias: representa el 35 % de las ganancias de la empresa, de las mismas se pueden deducir: los intereses pagados a fuentes de financiamiento externas, la depreciación del activo fijo y la amortización del activo nominal.
•
Impuestos provinciales
El impuesto provincial denominado impuesto a los ingresos brutos, se calcula sobre el total de ventas anuales. La tasa que se aplica a este impuesto depende de la provincia. (0 % para Buenos Aires)
•
Impuesto municipales
La municipalidad de Pilar eximirá del pago de impuestos municipales a la empresa por el lapso de 10 años.
11.3 - INVERSIONES 11.3.1 - Depreciación y amortización Los cargos por depreciación y amortización implican la recuperación de la inversión a lo largo de un plazo fijado previamente. El ingreso gravable anual se reduce mediante un cargo o deducción anual por depreciación y amortización cuyo efecto es disminuir la cantidad total de impuesto a pagar. Este cargo anual solo es una operación en libros y no incluye ningún desembolso en efectivo. El método para determinar el cargo anual por depreciación y amortización depende de las leyes fiscales de cada país. Los costos debidos a la depreciación y amortización se calculan con el método de la línea recta. Este método supone que el valor del activo decrece en forma lineal en 101
función del tiempo. La cantidad de años en la cual se deprecia un bien es fijada por el fisco.
11.3.2 - Activo fijo Las inversiones en activo fijo son los bienes propiedad de la empresa, tales como edificios, equipos, etc. Estos reducen con su depreciación el pago de impuestos a las ganancias. Concepto
Valor U$S Coef. de deprec. anual
Terreno y mejoras Obras civiles Maquinarias y equipos Cañerías y accesorios Instalaciones industriales Equipamiento adicional Rodados Otros e imprevistos Total
40100 35800 37388 2473 2300 10145 10000 10000
3,33 3,33 10 10 10 20 20 10
148206
Valor Valor deprec. deprec. 6º 1º - 5º año 10º año
1335 1192 3739 247 230 2029 2000 1000
1335 1192 3739 247 230 0 0 1000
11773
7744
Tabla 21 – Activo Fijo
11.3.3 - Activo nominal Es el conjunto de bienes propiedad de la empresa, necesarios para el funcionamiento, aquí figuran: puesta en marcha, estudios de evaluación, imprevistos, capacitación del personal, etc. Al igual que los activos fijos afectan con su amortización directamente el pago de impuestos a las ganancias.
102
Concepto
Investigación y estudios preliminares Montaje de la planta Puesta en marcha Capacitación del personal Conducción de la obra Inscripción de planta y prod. Otros e imprevistos
Costo U$S Amort. anual (20%) 2000 400 6800 1360 2500 500 900 180 3900 780 1000 200 5000 1000
Total
22100
4420
Tabla 22 – Activo nominal
11.3.4 - Capital de trabajo Es el capital con el que se debe contar para financiar la primera producción antes de recibir ingresos. Concepto
C. anual C. anual C. anual U$S U$S U$S 1º período 2º período 3º período
Administración Servicios Mano de obra Insumos
40680 1586 10296 204968
41480 1661 13728 239129
42280 1736 17160 273290
Total
257529
295998
334466
Tabla 23 – Capital de trabajo requerido para todo el año
11.3.5 - Inversión inicial total Es igual a la suma del activo fijo y el activo nominal, más el capital de trabajo para un ciclo productivo, considerado de una duración de 3 meses. Concepto
Activo fijo Activo nominal
Valor U$S
Cap. de trab. para un ciclo
148206 22100 64382
Total
234688
Tabla 24 – Inversión inicial total
103
11.3.6 - Cronograma de inversiones para la ejecución del proyecto Luego de la aprobación del crédito, el período de implantación podría iniciarse con la adquisición del terreno, continuaría con las diversas fases de la construcción, obtención del equipo y su montaje, y finalizaría con la puesta en marcha y normalización de las operaciones productivas. Actividades / meses
Trámite de aprobación del crédito Compra de terreno y preparación
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Obras civiles y construcciones Adquisición de equipos Montaje de la planta
Prueba y puesta en marcha Tabla 25 – Cronograma de inversiones para la ejecución del proyecto
11.4 - COSTO FINANCIERO 11.4.1 - Costo de capital El costo de capital, también denominado costo financiero o de oportunidad, se origina por el pago de intereses de los recursos invertidos, si estos provienen de una fuente de financiamiento externa o interna. Las fuentes externas de financiamiento pueden ser los distintos tipos de crédito, préstamos, etc., y las fuentes internas, la emisión de acciones, utilidades retenidas o recursos propios. La medición del costo de capital se realiza por medio de una tasa de descuento del proyecto, o tasa de costo de capital, que es el precio que se paga por los fondos requeridos para cubrir la inversión. Se debe conocer el tipo de financiamiento utilizado en el proyecto, ya que existen diferencias en el valor del costo. En el caso que exista financiamiento interno, la tasa de costo de capital, es igual a la tasa de interés fijada por la empresa para el retorno de los recursos invertidos en el proyecto.
104
11.4.2 - Crédito bancario El crédito bancario para llevar a cabo el proyecto, suma un monto de U$S 234688. El plazo para la recuperación de este monto es de 10 años, con un año de gracia, y la tasa de interés es del 7 % anual. El método de devolución de dinero elegido es el sistema francés, ya que se obtiene un VAN mayor que con el sistema alemán. A continuación se presenta en la tabla 26 la distribución del pago de la deuda. Año
Intereses
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
16428 15239 13967 12606 11149 9590 7923 6138 4229 2186
Anualidad Amort.
33414 33414 33414 33414 33414 33414 33414 33414 33414 33414
Deuda
16986 18175 19447 20809 22265 23824 25492 27276 29185 31228
217702 199527 180079 159271 137005 113181 87690 60414 31228 0
Tabla 26 – Distribución del pago de la deuda
11.5 - INGRESOS En la tabla 27 se especifican las cantidades de producto elaborado y el ingreso percibido por su comercialización. También se incluyen los ingresos generados por las ventas de las semillas agotadas. Prod. Precio anual kg. colorante U$S/kg
12000 14000 16000
27 27 27
Venta Venta colorante Semillas U$S U$S
324000 378000 432000
12002 14003 16004
Tabla 27 - Ingresos
105
Total U$S
336002 392003 448004
11.6 - VALOR DE SALVAMENTO El valor de salvamento es el valor que tiene los activos fijo y nominal al término del período de evaluación, para calcularlo se resta al importe del activo fijo y nominal la suma de las depreciaciones y amortizaciones aplicadas año tras año. Concepto
Valor U$S
Activo fijo
Terreno y mejoras Obras civiles Maquinarias y equipos Cañerías y accesorios Instalaciones ind. Equipamiento adicional Rodados Otros e imprevistos Activo nominal
26747 23879 0 0 0 0 0 0 0
Total
50625
Tabla 28 – Valor de salvamento
11.7 - PUNTO DE EQUILIBRIO El punto de equilibrio es el nivel de producción en que son exactamente iguales los beneficios por ventas a la suma de los costos fijos y variables. No es una técnica para evaluar la rentabilidad de una inversión debido a que no considera la inversión inicial y es inflexible en el tiempo, por lo que es solo una referencia a tener en cuenta. Mediante este método se conoce el punto mínimo de producción para operar sin pérdidas, sin que esto signifique que aunque haya ganancias, estas serán suficientes para que el proyecto sea rentable. Para encontrar el punto de equilibrio del proyecto, primero se tienen que determinar los costos de operación. Los costos de operación tratados en secciones anteriores se pueden dividir en fijos y variables. Los costos fijos están compuestos por los costos administrativos y la mano de obra; mientras que los costos variables comprenden los servicios e insumos. Para determinar el punto de equilibrio, en el gráfico 4, costos Vs. cantidad producida, se traza una recta con pendiente cero, representando los costos fijos CF. Luego, se trazó una recta CT representando los costos totales, de ecuación: 106
CT
= CF + Q.CV
Y por último la recta de ingresos por ventas, de ecuación: V = Q.P Donde: CT: costos totales CF: costos fijo CV: costos variables Q: cantidad producida V: ingresos P: precio de venta por tonelada de producto El punto de equilibrio se sitúa donde se cruzan la rectas CT y V. El punto de equilibrio se ubica en los 6138 Kg. de producto. Punto de equilibrio
250000
200000
$ U ( 150000 o t s o 100000 C 50000
0 1
2
3
4
5
6
7
8
Cantidad producida (ton) Serie1
Serie2
Serie3
Gráfico 4 - Costos Vs. cantidad producida
11.8 - ESTADO DE RESULTADO Flujo de caja proyectada: la proyección del flujo de caja constituye uno de los elementos más importantes del estudio de un proyecto, ya que la evaluación del mismo se efectuará sobre los resultados que en ella se determinen. Es necesario construir dos tipos de flujo de caja proyectado, el flujo puro y el flujo financiado. Con el primero se mide la conveniencia financiera y de la ejecución del proyecto, y se utiliza como base para evaluarlo por el método de la TIR. En el segundo 107
caso, el flujo permite la evaluación por medio del VAN, y el mismo se realiza teniendo en cuenta la fuente de financiamiento ligada al proyecto. En este análisis se calcula la utilidad neta y los flujos netos de efectivo de la empresa, que representan el beneficio real de la operación de la planta. En la tabla 29 se muestra este análisis realizado sin financiación. Concepto Ventas C. variables C. fijos Dep. Activo F. A mo rt. in t. Utilidad bruta Impuesto 35% Utilidad neta Dep. Activo F. A mo rt. in t. A ctivo Fijo Intangibles Cap. Trabajo V. desecho FNE
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
336002 336002
336002 392003 392003 392003
448004 448004 448004 448004
206553 206553
206553 240790 240790 240790
275026 275026 275026 275026
50976
50976
50976
55208
55208
55208
59440
59440
59440
59440
11773
11773
11773
11773
11773
7744
7744
7744
7744
7744
4420
4420
4420
4420
4420
62280
6228 0
62280
798 13
79 81 3
882 62
105795
105795
21798
21798
21798
27935
27935
30892
37028
37028
37028
37028
40482
40482
40482
51879
51879
57371
68767
68767
68767
68767
11773
11773
11773
11773
11773
7744
7744
7744
7744
7744
4420
4420
4420
4420
4420
10579 5 1 05795
148206 22100 64382
9617
9617
83616 50625
-23 4688
56675
5667 5
56675
584 54
68 07 1
651 14
66893
765 10
76510
210752
Tabla 29 - Estado de resultados sin financiación
En la tabla 30, se observa el estado de resultados financiado, según el préstamo que se detalla en 11.4. Concepto Ventas C. variables C. fijos Dep. Activo F. Amo rt. int. Intereses Utilidad bruta Impuesto 35% Utilidad neta Dep. Activo F. Amo rt. int. Activo Fijo Intangibles Cap. Trabajo V. desecho Préstamo Amo rt. deud a FNE
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
336002
336002
336002 392003
392003 392003 448004
448004 448004 448004
206553
206553
206553 240790
240790 240790 275026
275026 275026 275026
50976
50976
50976
55208
55208
55208
59440
59440
59440
59440
11773
11773
11773
11773
11773
7744
7744
7744
7744
7744
4420
4420
4420
4420
4420
16428
15239
13967
12606
11149
9590
7923
6138
4229
2186
45852
47041
483 13
67208
68664
78672
97872
99656
1 01566
103609
16048
16464
16910
23523
24033
27535
34255
34880
35548
36263
29804
30577
31404
43685
44632
51137
63617
64777
66018
67346
11773
11773
11773
11773
11773
7744
7744
7744
7744
7744
4420
4420
4420
4420
4420
148206 22100 64382
9617
9617
83616 50625
234688
0
16986
18175
19447
20809
22265
23824
25492
27276
29185
31228
29010
28594
28149
29452
38559
35056
36252
45244
44576
178103
Tabla 30 - Estado de resultados financiado
108
11.9 - EVALUACIÓN ECONÓMICA Como culminación del estudio económico del proyecto, se analizará si el mismo es rentable. Los instrumentos más comunes para este análisis son la determinación del valor actual neto (VAN) y de la tasa interna de rendimiento (TIR). Mediante el cálculo del VAN se pueden comparar las ganancias esperadas contra el desembolso de dinero necesario para producir esas ganancias, en términos de su valor equivalente en este momento o tiempo cero. FNE
VS
k El VAN se calcula como sigue: VAN = ∑ k 1 1 + i k − P + 1 + i n ( ) ( ) Donde: VS = valor de salvamento n = período de evaluación P = cantidad de dinero invertido i = tasa de interés promedio anual del costo de capital FNE = flujo neto de efectivo n
=
En este caso la cantidad de dinero invertido P es cero, ya que la totalidad del mismo proviene de un préstamo. Por lo tanto se utilizan para el cálculo los flujos netos de efectivo de la tabla 29 (estado de resultado con financiamiento), donde están deducidos los costos de capital y los pagos de la deuda. El período de evaluación elegido es de 10 años y se supone que el costo del capital será constante durante el período con una tasa de interés del 7 % anual, la misma que otorgaría un plazo fijo bancario. Con estos datos se calcula el VAN, resultando ser: VAN = 312079 Al ser este valor mayor que cero se deduce que la inversión es rentable y se puede aceptar el proyecto. La otra herramienta de evaluación, la TIR permite conocer el valor real del rendimiento del dinero en la inversión. La TIR, representa la tasa de interés más alta que se puede pagar a la fuente de financiamiento sin perder dinero. La TIR es la tasa de descuento que hace que el VAN sea igual a cero, para determinarlo se iguala a cero la ecuación del VAN y se despeja el valor de la tasa de interés i, resultando esta igual a la TIR. 109
Como esta ecuación en este caso es un polinomio de grado 10, la raíz debe obtenerse por tanteo. En el presente estudio el polinomio obtenido no posee raíces en el campo de los números reales y resulta imposible conocer la TIR. Si se tiene en cuenta el proyecto sin financiamiento, obteniendo el capital solamente del aporte de los accionistas, se obtiene: VAN = 285500 TIR = 24,9 % Para llegar a una conclusión válida se tendrá que hacer el análisis de otras alternativas de inversión con diferentes aportes de capital, para luego compararlas y elegir la que más se adecue a las posibilidades de la empresa.
11.10 - CONCLUSIÓN Los resultados obtenidos proporcionan un amplio margen de seguridad, permitiendo calificar al proyecto como rentable. Se deja abierta la posibilidad de evaluar el proyecto cambiando alguna de las bases utilizadas, como ser: precio de venta del producto, reducción o aumento del volumen del producto manufacturado, todo esto a favor de lograr un beneficio más elevado y por ende un margen aun mayor de aceptación.
110
CAPITULO XII
111
PLANILLA DE ESPECIFICACIONES A continuación se detallan los equipos comerciales adoptados para el proceso en la planta que se proyecta. Estas especificaciones concuerdan con los datos operativos evaluados en el capítulo V. Equipo: Filtro centrífugo Ficha de especificación 001 Función: Filtración del colorante precipitado Modelo: SD800 de la fase líquida Condiciones de operación Capacidad de carga 105 Kg. Caudal de alimentación 3000 Lt/h Características técnicas Capacidad 100 Lts Carga máxima 135 Kg. Velocidad de rotacion (rpm) 1500 Diámetro del tambor (mm) 800 Peso de la máquina (kg.) 1500 Potencia del motor 6,5 Kw. Material acero inoxidable AISI 304 Dimensiones 1680 x 1300 x 980 mm (largo x ancho x alto)
112
Equipo: Molino de martillos Ficha de especificación 002 Función: Molienda del colorante seco Modelo: CHM 21/15 Condiciones de operación Diámetro final de la partícula 2 a 5 mm. Alimentación 64 Kg./h Características técnicas Caudal alimentación máximo 70 Kg./h Tipo de rotor Horizontal Alimentación Superior Descarga Inferior Tamiz Inferior de malla metálica de orificios de Potencia del motor 0,5 cm 1,5 Kw.
Equipo: tanque Ficha de especificación 003 Función: almacenaje de agua potable Modelo: TVN – 5000 Características: Configuración cilíndrica tipo vertical. Incluye dos conexiones, llenado y descarga. Dimensiones Diámetro 1,85 m Alto 2,20 m Características técnicas Capacidad 5000 lts Materiales Resina de polietileno
113
Equipo: Bomba centrífuga Función: Trasvase del líquido de extracción al tanque de precipitación Líquido Caudal Elevación Altura Caudal máximo Potencia del motor Velocidad de giro Material
Ficha de especificación 004 Modelo: 4-50 MENST
Condiciones de operación Agua con el 1,1 % de sólidos de extracción 150 Lt/min 4m Características técnicas 5m 270 Lt/min 0,368 Kw. 3500 rpm Acero inoxidable AISI 304
Equipo: Sellador de bolsas Ficha de especificación 005 Función: Sellado de bolsas plásticas Modelo: C300 Características técnicas Longitud del sellado 30 cm Ancho del sellado 1,5 mm Consumo 300 W Espesor del polietileno 2 x 150 micrones
114
Equipo: Caldera de vapor Ficha de especificación 006 Función: Generación de vapor para el Modelo: RL calentamiento indirecto del aire de secado. Condiciones de operación Producción de vapor 38 Kg./h 2 bares Presión Características técnicas Producción de vapor máxima 50 Kg./h Pot. calorífica útil 29000 Kcal/h Consumo de gas 3,5 m3/h Sobrepresión hogar 15 mm.c.d.a Presión del vapor máxima 16 bares Dimensiones A = 1110 mm B = 650 mm C = 750 mm D = 100 mm
D
C
A
B
115
Equipo: Ventiladores del secador Ficha de especificación 007 Función: Circulación de aire de secado Modelo: 15B5 Condiciones de operación Caudal total 11000 m3/h Caída de presión 35 mm c.a. Características técnicas Caudal 5600 m3/h Potencia 1,5 kw Velocidad de rotación: 4150 rpm Caída de presión 38.1 mm c.a. Dimensiones Diámetro carcasa = 0,46 m Largo = 0,47 m
Equipo: termotanque Función: calentar agua
Ficha de especificación 008 Modelo: T2110S Características 110 Litros 308 Lt/h Lana de vidrio
Capacidad Recuperación Aislación Tanque de acero enlozado Vitroplus. Válvula de alivio por sobrepresión. Barra anticorrosiva (ánodo de magnesio). Dimensiones Diámetro = 0,438 m Alto = 1,29 m
116
Equipo: balanza Función: pesaje
Ficha de especificación 009
Característica Bascula mecanica tradicional de plataforma a tubo con palanca. Rango de pesaje: 0-500 Kg. Plataforma de acero inoxidable Dimensiones Largo = 0,70 m Ancho = 0,50 m
Accesorio: Mesa Función: trabajos varios
Ficha de especificación 010 Características:
Pieza enteriza Materiales: Acero inoxidable AISI 304 Dimensiones Largo: 2,00 m. Ancho: 1,50 m. Alto: 1,20 m.
117
Equipo: lavamanos – lavabotas Función: higienización
Ficha de especificación 011
Características Lavamanos con accionamiento a rodillas. Lavabotas con pedal de accionamiento e hidrocepillo. Materiales: Acero inoxidable AISI 304
Equipo: computadora Función: contabilidad
Ficha de especificación 012 Características: con impresora Características técnicas PC Pentium IV – Impresora chorro de tinta
118
BIBLIOGRAFÍA TEXTOS
Operaciones básicas de ingeniería química. Mc Cabe – Smith. Volumen II. Editorial Reberté, S.A. 1972. El secado de sólidos en la industria química. G. Nonhebel, A.A.H Moss. Editorial Reverté SA. 1979. Problemas de ingeniería química.. Ocon Garcia, Tojo Barreiro. Tomo I. Editorial Aguilar SA. 1980. Aprovechamiento industrial del achiote. CIPRONA. Universidad Nacional de Costa Rica, 1984. Procesos de ingeniería química. G. D. Ulrich. Editorial Interameriacana SA. 1986. Especificaciones técnicas para la instalación de una planta industrial para producir extracto de achiote. INTINTEC, 1986. Procesos de ingeniería química. G. D. Ulrich. Editorial Interameriacana SA. 1986. Tecnología para una planta de achiote. CITA - Universidad Nacional de Costa Rica.Lacau Danielle, 1988. Preparación y evaluación de proyectos. Nassir Chain, Reinaldo Chain. Editorial McGraw-Hill SA. 1988. Estudio del secado de los extractos de achiote. CITA – Universidad Nacional de Costa Rica. Lacau Danielle, Marc Sionneau, 1988. Market Development. Market brief on annatto seeds. Overview of the world market. International Trade Centre, 1993. Estudio de los factores que inciden en la extracción de la bixina. Universidad del Valle. Max Carlos, Abecia Soria, 1994. Evaluación de proyectos. Baca Urbina. Editorial McGraw-Hill SA. 1995. Utilización de enzimas en la extracción de bixina a partir de las semillas de achiote. UNALM. Salvá Ruíz, Bettit Karim,1996. Procesos de transferencia de calor. Donald Q. Kern. Editorial Continental SA. 1999. Procesos de transporte y operaciones unitarias. C. J. Geankoplis. Editorial Continental SA. 1999. Obtención de norbixina de alta concentración a partir del achiote. UNALM. Silvia Pilar, 2000. Manual del Ingeniero Químico. Perry. 6 ta edición. Tomo I – II.
REVISTAS
Appropiate Technology Internacional. Boletín Nº 21. Febrero 1990 Food Chain. Nº 3. Julio 1991 Información Tecnológica. Vol. 12 Nº 5 -2001
PÁGINAS WEB
//edison.upc.es www.aduanet.gob.pe/aduanas/informae/ficha_achiote.doc 119
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