DISEÑO DE UNA PLANTA PROCESADORA DE MERMELADA DE ARANDANO

CON ALEO VERA

KELVIN ZUÑIGA BELLO

NILSON CARRILLO PEREZ

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE ALIMENTOS

CARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C.

2012

1. INTRODUCCION

1.1. OBJETIVO

Diseñar una planta procesadora para la obtención de mermelada de arándano con aloe vera.

1.2. JUSTIFICACION

Colombia es uno de los países con mayor diversidad para la siembra y cultivo de productos que hoy día son de gran importancia en la búsqueda de alternativas para implementar en el sector de la salud, acción que requiere el uso de tecnología parala obtención de resultados satisfactorios.

La industria alimentaria, hoy día, mediante la investigación se ha dedicado a la innovación para ofrecer productos que le sirvan al ser humano como alternativa para mantener y/o mejorar su calidad de vida. Son muchos los productos que se han propuesto como alternativas para el bienestar de los consumidores, en este trabajo se presenta la mermelada de arándano con aloe verá. El arándano es un fruto de 0.7 a 1.5 centímetros de diámetro y a este se le atribuye un alto poder antioxidante además de la prevención de infecciones urinarias1. El aloe vera posee propiedades funcionales, también para es utilizado para tratar afecciones de la piel, boca e intestinos2.

2. ESTUDIO DE MERCADO

El segmento de mercado al cual va dirigida la mermelada de arándano con aloe: personas (mujeres, para iniciar) habitantes del barrio Los Cerezos, mayores de 40 años y menores de 55años con ciertas limitaciones para la digestión y de los alimentos.

Se realizo para iniciar un estudio cualitativo en donde se les informo a los habitantes tanto hombres como mujeres en edades entre 30 y 50 años, con limitaciones y sin limitaciones, las características del producto, se les entrego un documento en donde se encontraba la información pertinente de los ingredientes, el beneficio que las personas tendrían al consumir la mermelada de arándano con aloe vera y la diferencia con otros productos que pueden parecer similares.

Esta visita también tuvo como objetivo analizar el tipo de situación que vivía cada posible cliente.

Se visitaron 55 casas, las cuales se encontraban en 4 cuadras, 24 clientes.

Cuadras Número de casas Clientes encontrados1 16 102 16 53 13 74 10 2

Seguidamente (un días después), se procedió a realizar una encuesta para determinar qué tanta aceptación tendría la mermelada en cada hogar visitado por cada posible cliente encontrado, teniendo en cuenta que ya se había dado información del producto y sus propiedades.

El formato utilizado fue el siguiente:

1. Actualmente consume algún producto que posea características similares?a. Si___ b. No___

2. Qué valor estaría dispuesto a pagar por la mermelada de arándanos con aloe vera?

a. $3.000Und___ b. $5.000Und___ c. $6.000Und____

3. Cuantas unidades puede adquirir semanalmente?a. 5Unds____ b. 10Unds___ c. 15Unds___

4. Conoce las garantías que le ofrece la empresa que le brinda este producto?a. Si___ b. No___

Preguntas Clientes Respuestas 1 24 (8-a)(16-b)2 24 (8-a)(12-b)(4-c)3 24 (9-a)(12-b)(3-c)4 24 (12-a)(12-b)

Para el valor de la mermelada: 50% dijo que $5.000La cantidad a adquirir semanalmente seria: 5Unidades semanalmente

La cantidad de producto que se producirá en la empresa para iniciar y teniendo en cuenta las nuevas visitas: 300unidades semanales.

La cantidad en kilogramos a producir diariamente será de 60Kg.

En el mercado existe competencia para la mermelada de arándano con aloe, pero teniendo en cuenta que estos productos que pueden ser de competencia no van orientados o dirigidos a mejorar la salud de los consumidores, clientes, la mermelada obtenida en la planta no se verá influenciada de ninguna forma siempre y cuando se den a conocer las características que posee el producto.

3. CARACTERISTICAS DE LA MERMELADA3.1. EL ARÁNDANO

Los componentes de la mermelada de arándano con aloe vera poseen muchas propiedades por lo cual le ofrecerán al producto final gran ventaja frente a otros similares en el mercado.

El arándano aun cuando no es una fruta de tradición en los cultivos del país, sirve de investigación para orientar a su buen uso. Se trata de un arbusto pequeño de 0.2-0.4 metros de altura, cuyo nombre científico es Vacciniumsp., perteneciente a la familia Ericaceae. El fruto tendrá una vida útil entre 14 y 28 días con una temperatura entre -0.6 y 0ºC y humedad relativa del 95%.

Agua (g) 87.4 Proteínas 0.3 (g)Fibras (g) 1.7Calorías 42(kcal)

En la industria conservera tiene un papel cada vez más importante, su transformación en mermelada, así como ingrediente de bebidas alcohólicas y sobre todo como colorante. Debido al jugo de su pulpa, se acompaña muy bien en platos de caza, en la confección de salsas de cocina o como guarnición para carnes y pescados. El fruto puede transformarse en jaleas y confituras, siendo relleno de tartas y pasteles. Como su contenido en calorías es muy bajo tiene gran importancia en las dietas, reducen el azúcar en la sangre y tiene propiedades antiinflamatorias. Curan inflamaciones bucales (dejándolos macerar y preparando un gargarismo) debido a sus propiedades desinfectantes; secos combaten las diarreas y frescos tienen propiedades laxantes. También se emplean para mejorar la miopía3.

EE.UU. es el principal productor, consumidor, exportador e importador de arándanos del mundo y junto a Canadá abarcan el 90% del área productiva total, seguida de Chile, Argentina, Nueva Zelanda, Australia y Sudáfrica. Los principales países productores europeos son: Francia, Holanda, Alemania, Polonia y España. Los países que demandan este tipo de frutos son: Japón, Italia, Inglaterra, Bélgica y Holanda3.

En Colombia, actualmente se cultivan en el municipio de Gachancipá (Cundinamarca), un poco más de cuatro hectáreas con las variedades O’Neal, Misty, Legacy, Brigthwell y Biloxi4.

3.2. ALOE VERA

Mas común que el arándano en los cultivos del país, el Aloe Vera, también conocido bajo el nombre de sábila, es una planta que hace parte de la familia de las liliáceas, tiene crecimiento herbáceo y vive durante varios periodos de tiempo. Es una planta suculenta y de tallo robusto que alcanza una altura de hasta un metro. Sus colores varían entre blanco, verde, rojo, naranja y amarillo; y es caracterizada por sus gruesas y grandes hojas que se extienden como rosetones. Es en las hojas donde se encuentra el contenido mucilaginoso que le da el valor comercial más importante al cultivo; pues se convierte en la fuente para la elaboración de principalmente dos productos muy apetecidos en el mercado gracias a sus propiedades medicinales, terapéuticas, cosméticas y nutricionales5.

3.3. LA MERMELADA

Producto de consistencia pastosa, semisólida o gelatinosa, obtenido por cocción y concentración de una o más frutas enteras, concentrados de frutas, pulpas de frutas, jugos de frutas o sus mezclas, al que se ha adicionado edulcolorantes, con la adición o no de agua y aditivos permitidos por la legislación nacional vigente6.

Materia prima: arándanos frescos y congelados, aloe vera, azúcar, acido cítrico. Proceso: Fruta, selección, pesado, lavado, cocción (punto de gelificación), homogenizado,

envasado, pasteurizado, enfriado, etiquetado, almacenamiento, Mermelada Propiedades: Sólidos solubles (ºBx),mínimo: 65% máximo: 68%; pH: 3.2 – 3.4

Conservante: Benzoato de sodio: Max 0.05% Fruta de Mango: agua 80.5%, Cp 3,4208 ± 0,0741 kJ/kg K, Bx 12, Ph 3,2-3,4.

3.4. FLUJOGRAMA

ARANDANOS

SELECCION

PESADO

LAVADO

COCCION

HOMOGENIZADO

PASTEURIZACION

ENVASADO

ENFRIADO

ETIQUETADO

ALMACENADO

T=55oC; t=15min, fuego lento, movimiento constante

T=100oC; t= 5min

Agua

Adición Aloe vera

Punto de gelificación

Adición conservante

MERMELADA

Temperatura ambiente

Lugar fresco y oscuro

3.5. ETAPAS DEL PROCESO

Selección

En esta etapa se eliminan aquellas frutas en estadode podredumbre. El arándano recolectado debe ser sometidoa un proceso de selección, ya que la calidad de la mermelada dependerá de la fruta.

Pesado

Se realiza el pesaje para conocer y determinar los rendimientos, además para calcular la cantidad delos ingredientes quese añadirán posteriormente.

Lavado

Se realiza con la finalidad deeliminar cualquier tipo de partículas extrañas, suciedad yrestos de tierra que pueda estar adherida a la fruta. Esta etapa se puede realizar por inmersión,agitación o aspersión. Una vez lavada lafruta se recomienda el uso de una solución desinfectante. Las soluciones desinfectantes mayormente empleadas están compuestas de hipoclorito de sodio (lejía) enuna concentración 0,05 a 0,2%. El tiempo de inmersiónen estas soluciones desinfectantes no debe ser menor a15 minutos. Finalmente la fruta deberá ser enjuagada conabundante agua.

Cocción

La cocción de la mezcla es la operación que tienemayor importancia sobre la calidad de la mermelada; por lo tanto requiere de mucha destreza y práctica de parte del operador. Eltiempo de cocción corto es de gran importancia para conservar elcolor y sabor naturalde la fruta. La cocción se realiza a presión atmosférica enollas cerradas.

Envasado

Se realiza en caliente a una temperatura no menor a los85°C. Esta temperatura mejora la fluidez del productodurante el llenado y a la vez permite la formación de unvacío adecuado dentro del envase por efecto de la contracción de la mermelada una vez que ha enfriado. En este proceso se utiliza una jarra con pico quepermita llenar con facilidad los envases, evitando derrame por los bordes. En el momento del envasado sedeben verificar que los recipientes no estén rajados, limpios y desinfectados.El llenado no se realiza hasta 1cm antes del ras del envase, se colocainmediatamente la tapa y se procede a voltear el envasecon la finalidad de esterilizar la tapa. En esta posiciónpermanece por espacio de 3 minutos y luego se volteacuidadosamente.

Enfriado

La mermelada envasada se enfría rápidamente paraconservar su calidad y asegurar la formación del vacíodentro del envase.Al enfriarse el producto, ocurrirá la contracción de la mermelada dentro del envase, lo que viene a ser la formaciónde vacío, que viene a ser el factor más importante para laconservación del producto.El enfriado se realiza con chorros de agua fría, que a lavez va a permitir realizar la limpieza exterior de losenvases de algunos residuos de mermelada que se hubieran impregnado.

Etiquetado

Se etiqueta el frasco con el nombre del producto, fecha de elaboración y caducidad.

Almacenado

Se conserva en un lugar fresco y seco a temperatura ambiente.

3.6. TIEMPOS EN CADA ETAPA

ETAPA TIEMPO (MIN)Recepción - Selección 35Pesado 10Lavado 15Cocción 15Homogenizada 5Envasado 45Pasterizado 5Enfriado 30Etiquetado – almacenado 25

TOTAL 185(3h 5min)

Equipos

- Pulpeadora o licuadora.- Cocina.- Balanza.- Refractómetro.- pH-metro.- Termómetro

Materiales

-Ollas.- Tinas de plástico.- Jarras.- Tablas de picar.- Cuchillos.- Cucharas de medida.- Mesa de trabajo.- Frascos de vidrio.

Tabla 1

4. PROCESOS4.1. BALANCES EN LOS PROCESOS

Base de cálculo para la producción de mermelada de arándano con aloe vera: 60 kg/dia

Selección

La fruta a seleccionar será el arándano debido a que el aloe se obtiene como cristal.

Lavado

Pulpeado(cocción y homogenizado)

SELECCION

Desperdicio D= 0,01F

Fruta obtenida FoF= 50 kg

F=D+Fo

D=0,01 (60 )=0.5kg /dia

Fo=50−0.5=49.5kg /dia

Fo= 49.5 kg LAVADO

Impurezas I

Fruta limpiaFl

Fo=I+Fl

I= 150

(49.5 )=0.918kg /dia

Fl=49.5−0.918=48.582kg /dia

Fm= 48.582kg PULPEADO

Cristal C 10Kg

Pulpa para mermelada Fm

Fm=C+Fmdia

Fm=48.582+10=58.582kg/dia

4.2. INGREDIENTES Azúcar(50:50)

Calculo de la pectina

Se utiliza una pectina de 150°SAG; 1 kg de pectina gelifica con 150 kg de azúcar, entonces:

4.3. FORMULACION DE LA MERMELADA

Ingredientes Peso(kg) Sólidos Solubles(Kg)Fruta 58.582 7.02984Azúcar 69.12676 69.12676Acido Cítrico 11.86 11,86Pectina 0.5077 0.5077TOTAL 140.0764 88.5243

58.582kg /dia 50%

X 100%

X=58.582 x100%50%

=117.164 kg /dia

Sólidos Solubles mínimos deben ser 65%

100kg /dia65%

117.164 kg /dia X

X=117.164 x65%100%

=76.1566kg dess

Calculo los sólidos que aporta la fruta

58.582kgde pulpa x 12%=7.02984kgde ss

La azúcar a adicionar es:

76.1566kg−7.02984 kg=69.12676 kgde azucar adicionar

Calculo Acido cítrico: para pH 3.4-2gr acido/Kg

2gr de AcidoCitrico1Kg pulpa

X 58.582Kg

X=58.582kgdepulpax2 gr1kgpulpa

=0.1174 kgdeAcidoCitrico

1K gde pectina150 Kg azúcar

X 76.1566Kg ss

X=76.1566 kgde pulpa x 1Kg pectina150kg azucar

=0.5077kg de Pectina

Tabla 2

Vapor a 175Kpa S Hs

AlimentaciónF=140.0764kgXf =0.5983

Te= 30ºC

V Hv

Mermelada Mxm= 0,65

S Hs

4.4. BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA EN LA COCCIÓN Datos para el balance:

Se utiliza vapor saturado a 175 Kpa, las entalpias sonHs = 2700.2 KJ/Kghs= 487.01 KJ/Kg

Condiciones del evaporador

P1 = 101.42 KpaT1= 100 °CHv = 2675,6 KJ/Kg

Despejando S

S=(VHv−Fcp ( te−T 1 ))/ (Hs−h s)

S= (32.32∗2675.6 )−140.0764∗3,77(30−100)¿ ¿2700.2−487.01

=55.775Kgdevapor

Enfriar a temperatura ambiente

Temp. de mermelada a la salida 100°C-10°C(disminución)

Cp=(0.008 (35%HOH )+0.20 )∗4.186= 2,009≈ 2,01 KJ/Kg°C

Balance de materia

F=M+V

Balance de sólidos

FXf=MXv

M=140.0764 x 0,50.65

=107.751kgmermelada

V=F−M=140.0764−107.751=32.32Kgdevapor

Balance de energía

Fcp ( te−T 1 )+S (Hs−hs )

¿MCp∆T +VHv

Fcp ( te−T 1 )+S (Hs−hs )=VHv

M=107.751kg

Te = 90°C

Cp= 2,01 KJ/Kg°C

Balance de Energía

maguaCp (80-30) = M Cp (90-32)

m=MCp(90−32)Cp(80−30)

=107.751kg∗2,01∗(90−32)

4,186(80−30)=64.1456 Kg de agua.

ENFRIADOMermela

HOH 80°C

HOH 80°C T1

Mermelada(32°C=Ts)

5. DISTRIBUCION DE LA PLANTA

fig. 1

fig. 2

A

DB

Innovación y reuniones

Administración

Despacho

Casino

Cocina

Bodega insumos Bodega productos terminados

Área de Procesos

Baños

Enfermería

Entrada mercancia proceso

CSelección-pesado A

Lavado B

Cocción C

Envasado D

Pasterización E

Enfriado F

Etiquetado G

Importante(I)

Especial(E)

Poco importante

Indeseable

EF

G

Calidad

Tabla 4

Tabla 3

Tomando la figura 1 como el esquema para el diseño de la planta en donde se elaborara la mermelada, la distribución que esta tiene es funcional para cada proceso.

En este esquema se presenta el área de operaciones en donde se produce la mermelada con la distribución de los puestos de trabajo que la componen, además se encuentran otras áreas que son de importancia en toda planta que procesa alimentos y las cuales se encuentran acondicionadas y equipadas para que con las mejores condiciones en ellas se trabaje; espacios con sus respectivos pasillos con los movimientos y direcciones que se deben hacery los tiempos para en cada operación están dados en la tabla 1 anteriormente vista.

En la figura 2 se muestran las relaciones que en los procesos se presentan, evidenciados en la tabla 1 y tabla 2.

La planta se encuentra ubicada en un lote cercano a la terminal de transporte, se encuentra retirada aproximadamente 5.5Km de distancia por lo cual no se presentaran inconvenientes con la población. Además hay que tener en cuenta que esta empresa no maneja residuos sólidos pesados y mucho menos contaminantes.

Método SLP en la distribución de planta

A absolutamente necesarioE especialmente necesarioI importanteO ordinarioU sin importanciaX no deseable

U

2

5

I

U

4

3

I

O

O

O

O

6

I 5

I

O

O

I

O

I

UE

I

A

U

O

X

U

U

6

A

I

O

U

O

O

U

U

2

1

3

I

E

O

U

1 COMPARTE EQUIPOS2 CONTATO PERSONAL3 COMPARTE PERSONAL4 POSIBLE CONTAMINACION5 POCO DISTANCIAMIENTO6 SEGURIDAD

Selección

Pesado

Lavado

Cocción

Homogenizado

Envasado

Pasterizado

Enfriado

Etiquetado

Almacenado

I

I

I

I

O

A

O

3

BIBLIOGRAFIA

1. JuanCarlos Ruiz de la roja,Instituto Urológico Madrileño, Madrid (www.institutourologico.es; consulta 25/08/2012)

2. Universidad de la Serena, Aloe vera como componente de alimentos funcionales, departamento de ingeniería en alimentos, la serena, chile. 2005.

3. el cultivo del arándano, sitec ix región, (en: http://www.indap.gob.cl/docs/documentos/fruticultura/ar%c3%a1ndano/el_cultivo_del_arandano.pdf; consulta 25/08/2012)

4. Corporación Colombia internacional, sabana de Bogotá, apta para la siembra del arándano,(en:http://www.cci.org.co/ccinew/pdf/sembremos/octubre%202010%20revista%2014/oportunidades.pdf; consulta 25/08/2012)

5. Cristian Andrés Figueredo Cardona, Juan Camilo Morales Pachón, plan integral para la Comercialización de aloe vera en Colombia, Universidad del Rosario, Bogotá, febrero de 2010.

6. Norma Técnica Colombiana NTC 285 (5° actualización) Fabricación de Mermelada.