Universidad Politecnica del Valle de TolucaDISEÑO DE PROCESO DE ELABORACIÓN DE MERMELADA DE KIWI Operaciones unitarias Alumnos: García de la Rosa Emmanuel Gil Soto Alejandro Garduño Viverio Diana Laura Lara Escalona Ariadna Alexia Moreno Gonzalez Elizabeth Olin Romero Diana Laura Solis Suarez Jose Carlos Profesora: Chávez Velázquez Aryana 30-6-2015 CONTENIDO INTRODUCCION ....................................................................................................................... 2 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................ 3 OBJETIVO ................................................................................................................................. 4 RECETA .................................................................................................................................... 5 DIAGRAMA DE EQUIPOS Y PROCESO ................................................................................... 6 PROCESO A NIVEL INDUSTRIAL ...........................................................................................12 Diagrama...............................................................................................................................13 Materia prima ........................................................................................................................14 Equipo ...................................................................................................................................17 Descripción del proceso ........................................................................................................18 BIBLIOGRAFIA .........................................................................................................................22 1 y numerosas frutas del bosque. la legislación de la Unión Europea establece que deberán contener un mínimo de 35% de fruta (25% para algunas frutas rojas y el membrillo).INTRODUCCION La mermelada es una conserva de fruta cocida en azúcar. exceptuando las fresas y las zarzamoras. Algunas frutas que tienen pectina son: las manzanas. Las mermeladas de cítricos tienen que contener un mínimo de 20% de fruta del que un 75% deberá proceder de la piel. Para elaborar mermelada de estas frutas la industria añade pectina pura. los cítricos. Para que se forme la mermelada es importante que la fruta contenga pectina. pero el método casero consistía en añadir otra fruta con abundante pectina al dos por ciento (manzanas o jugo de limón. por ejemplo. Para la calidad "extra". Para las mermeladas vendidas envasadas. por ejemplo). el ácido y la pectina de la fruta reaccionan con el azúcar haciendo que al enfriarse quede sólida la mezcla. Aunque la proporción de fruta y azúcar varía en función del: • Tipo de mermelada • Punto de maduración de la fruta • pH • Otros factores El punto de partida habitual es que sea en proporción 1:1 en peso. 2 . Cuando la mezcla alcanza los 104 °C. estos porcentajes se elevan respectivamente a 45% y 35%. cambiamos la utilización de los frutos típicos de la mermelada por nuevos.JUSTIFICACIÓN El siguiente trabajo es una investigación del proceso industrial en la elaboración de la mermelada. otro fin que se busca con la elaboración del siguiente documento darse cuenta que se puede reprocesar y dar utilidad a todas los metabolitos o productos secundarias obtenidos del proceso. un proceso industrial se define como una serie de pasos ordenados y sistematizados efectuados de forma alternativa. ya que en muchas ocasiones es más viable por razones de tiempo leer y comprender un diagrama de proceso que los manuales del equipo. 3 . análoga o simultánea con el único fin de obtener un producto de forma efectiva y rápida. Enfocados en un análisis de operaciones unitarias el trabajo tiene el fin mostrar el manejo y dominio de los diagramas de flujo aplicados tanto en el proceso general de su producción partiendo desde la obtención de materia prima hasta su envasado hasta la contención de los equipos y operaciones unitarias llevadas a cabo en las maquinarias utilizadas. Pensando en desarrollarnos de una forma visionaria y competitiva al mercado. en este caso al kiwi debido a su alto contenido de magnesio y fibra que previene el estreñimiento y mejora el tránsito intestinal y por su contenido de ácido fólico que reduce el riesgo cardiovascular y de espina bífida durante el embarazo. El desarrollar un ejercicio como el que se mostrara a continuación tiene como objetivo preparar a él alumno en la industria. OBJETIVO Identificar el proceso de produccion de mermelada de kiwi así como diseñar un diagrama de flujo para la produccion industrial de la misma correlacionando cada etapa con las operaciones unitarias pertinentes 4 . RECETA Ilustración 1 Flujograma produccion de mermelada de kiwi 5 . Ilustración 2 Pasos para produccion de mermelada 6 .DIAGRAMA DE EQUIPOS Y PROCESO En este diseño se definen las variables operacionales del proceso y se establecen los parámetros de control de las operaciones del diagrama de flujo. En el procesamiento de productos alimenticios. se recomienda usar equipos y utensilios de color blanco y de materiales fáciles de lavar y no sean de materiales que absorben fácilmente la humedad. 1. transporte o traslado. se seleccionan un lote de kiwis para realizar la medición de pH y grados Brix. En la primera pileta se realiza el cepillado de los kiwis sumergidos en agua clorada. 3. Para el lavado y enjuague se utilizan piletas de concreto revestida de azulejos con dos compartimientos o de acero inox. Ilustración 3 Selección y pesado de materia prima Lavado (desinfección y enjuague): El lavado se realiza con el propósito de retirar toda la suciedad que el kiwi haya adquirido durante: pos-cosecha.Selección La selección se debe de realizar en base a las CARACTERÍSTICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS E INSUMOS. En 7 . es conveniente un pH-metro digital de mano.5 m de alto. El lavado se hace en base a una desinfección con agua clorada a una concentración de 200mg/l durante 5 minutos. Pesado de materia prima: Para determinar el rendimiento del proceso. se pesa la cantidad a procesar de kiwis en una báscula digital de capacidad máxima de 100 kg. Para las mediciones de los grados Brix en el kiwi se necesita un refractómetro de baja (hasta 18 °Brix). los kiwis se cepillan para remover la suciedad presente. cada uno con dimensiones: 1 m de largo x 1m de ancho x 1. En dicho tiempo. se hace una selección de acuerdo a características externas 2. . en una segunda pileta la desinfección de las mismas. En el caso de las mediciones del pH. los kiwis se rocían con abundante agua para retirar todo el cloro remanente Ilustración 4 Equipo de Lavado Pelado/Cortado: En esta etapa se separa la cáscara de la pulpa del kiwi. en caso de dos máquinas conectadas.una pileta de enjuague. las frutas solamente tienen que ser cortadas en trozos o segmentos. Para obtener un resultado óptimo con cítricos hay que tener cuidado con el espesor de la cáscara. la máquina puede procesar cada fruta (diámetro del producto: 60 – 120 mm) con el pre-ajuste del diámetro correspondiente. Para facilitar la operación se utiliza una peladora automática ORKI. En caso de un sistema unitario la descarga del producto se efectúa en cajas. Después. Con esta peladora se pueden procesar a su vez cítricos y kiwis. la determinación del tamaño de la fruta y del espesor de la cáscara en la pantalla. Después de la selección de la fruta a procesar. Ilustración 5 Peladora Automatica 8 . el transporte de las cáscaras y del producto se realiza a través de bandas transportadoras. Ilustración 6 Trituradora 9 . solamente se debe evitar obstruir las aspas de la licuadora).Reducción de tamaño (trituración) Esta etapa de trituración de la pulpa se realiza en una licuadora semi-industrial de acero inoxidable (capacidad: 25 litros). ya depositada la pulpa en el recipiente de la licuadora se realiza una trituración gruesa (no es necesario agregar agua. El traslado de la pulpa hacia la licuadora se realiza en baldes plásticos con agarraderos (capacidad: 22 litros). el jugo se deposita en el mismo recipiente y se procede a pesar el contenido. Posterior a ello. 10 . Ilustración 7 Diagrama de Proceso con equipos 11 . PROCESO A NIVEL INDUSTRIAL Para la elaboración de mermelada de kiwi a nivel industrial es necesario realizar un escalamiento del proceso artesanal. pero en este caso es necesario conocer específicamente los equipos. así como la descripción del proceso. con este objetivo es que a continuación se presenta un diagrama de produccion de mermelada de forma industrial. posteriormente se identifican mediante una imagen la descripción de corrientes. materia prima y secuencia de operaciones para obtener un mayor rendimiento y a su vez reducir los costos de produccion. 12 . funcionamiento de válvulas incluidas. Diagrama Ilustración 8 Diagrama de Producción industrial de Mermelada de Kiwi 13 . Dextrosa y levulosa también se llaman simple. Sólo fruta completamente madura de color característico. Una mermelada de fruta contiene estos dos azúcares en diferentes proporciones. ácido y agua. con contenidos en minerales y vitaminas muy altos.1 y 3. congeladas o enlatadas o pulpa de SO2. jarabe de maíz (glucosa). pectina. Tiene un pH entre 3. Técnicamente. siendo una de las frutas con mayor contenido en vitamina C. sabor y textura debe ser utilizado. tiene una pulpa de color verde brillante y un sabor acidulado.Materia prima Además de la fruta. cuando las condiciones son las adecuadas. Tiene unas propiedades nutricionales excepcionales. La acidez activa (pH) debe ser cuidadosamente controlado para obtener una formación de gel. Las mermeladas pueden prepararse a partir de frutas frescas. que suele tener de 12 a 14º Brix en el momento de consumo. o reducir. KIWI VERDE “Hayward’. el azúcar invertido es una mezcla de partes iguales de dextrosa y levulosa y se forma cuando la sacarosa se descompone por ácidos o ciertas enzimas.96. La fruta fresca y congelada producir la mejor mermelada de calidad. Difieren en solubilidad y en sus efectos sobre el color y el sabor de las mermeladas de una combinación de sacarosa y azúcar invertido es por lo general el mejor edulcorante para el fabricante de mermelada sin experiencia para su uso. Como su nombre indica. El azúcar y el ácido causan la pectina de someterse a un cambio físico. Agentes edulcorantes Los principales agentes edulcorantes utilizados en mermelada son la caña y el azúcar de remolacha (sacarosa). los azúcares. Este proceso se denomina inversión. así como otros azucares simples Glucosa 14 . (Actinidia deliciosa) Es la especie más ampliamente cultivada en el mundo. el azúcar invertido (dextrosa y levulosa) y miel. mermelada contiene azúcar u otros edulcorantes. la formación de un gel en el que se suspende la fruta. azúcar de maíz (dextrosa). y añadir acidez y 15 .Algunos fabricantes utilizan glucosa (jarabe de maíz) para el 5 y el 15 por ciento del azúcar en una mermelada. antes de añadir el grueso de la azúcar. Las frutas contienen ácidos naturales. si la pectina en polvo se añade directamente a la mermelada debe ser mezclado con parte del azúcar y se añade al comienzo de la ebullición. porque sienten que mejora la calidad. Por lo tanto. La pectina debe estar completamente disuelto para contribuir a la gelificación. Por ejemplo. Para compensar esta deficiencia. por encima de 185° F. pero la cantidad y la calidad varían con la fruta. se debe proporcionar una cantidad igual de sólidos de azúcar. Normalmente los contenedores están llenos de calor. tiene una alta viscosidad. su madurez y las condiciones en que se cultiva. ya sea en forma de polvo o líquido. se usa libras de glucosa por libra de sacarosa. sino que indica el número de libras de azúcar 1 libra de pectina pondré en una gelatina de azúcar pectina estándar en condiciones específicas. La glucosa es un poco menos dulce que la sacarosa. y se enfrían sin agitación. si la glucosa contiene 60 por ciento de sólidos de azúcar 100. Esto ayuda a mantener piezas de fruta distribuidos uniformemente en toda la mermelada en lugar de flotar a la cima. También retarda la cristalización de la sacarosa. Cuando se sustituye la glucosa para la parte de la sacarosa en una mermelada. Con pectina rápida establecer la mermelada espesa poco después se añade el ácido. Por esta razón por lo general es necesario añadir pectina comercial para obtener mermeladas de consistencia uniforme. pero muchos de ellos no tienen suficiente para un conjunto o gel satisfactorio. Hay dos tipos de pectina se utilizan en la fabricación de mermelada: juego rápido y juego de lento. Grado no se refiere a la calidad. La pectina se puede comprar por grado. La pectina se disuelve mejor si los sólidos de azúcar están a menos de 20 por ciento.. Pectina Todas las frutas contienen algo de pectina. La pectina puede ser añadida a la mermelada ya sea como un polvo seco o en solución. 16 . No gel se formará por encima de un pH de aproximadamente 3.0 la mermelada tiende a sudar.4. El pH (acidez activo) se debe determinar con un medidor de pH o eléctrico operado por batería. a menudo era necesario en nuestros estudios que utilizan un pH ligeramente mayor o menor que el ideal teórico. En una mermelada de 68 a 70 por ciento de sólidos solubles totales. tales como ácidos cítrico y tartárico se incluyen normalmente en las fórmulas de mermelada. mientras que por debajo de 3. para mantener el pH dentro de los límites necesarios para la formación de gel satisfactorio.6.2 y 3. mantener el pH entre 3. pero la mejora en la calidad era a menudo vale la pena el cambio.mejorar el sabor. Esto significaba que teníamos que usar un poco más de pectina o posiblemente aceptar un conjunto más ligero. sin embargo. Para llevar a cabo un sabor a fruta característico. causando llanto excesivo o sangrado después. Teníamos que tener cuidado. jalea.Equipo Tanques de almacenamiento: los tanques TK-101 y TK-102. de refrigeración con chaquetea. Una marmita es una olla de metal cubierta con una tapa que queda totalmente ajustada se utiliza generalmente a nivel industrial para procesar alimentos nutritivos tales como: mermelada.sirven para cargar pulpa de fruta y el azúcar. que respectivamente. con agitador. Dependiendo de sus componente existen diferentes tipos de marmita tales como: marmita de vapor chaquetea. dulces. al vacío. Ilustración 9 Tanques de almacenamiento Marmita: Para la produccion de mermelada se utilizará una marmita que en el diagrama se identifica con el código MA-100. con agitador de moción doble. de gas y marmita con calentador eléctrico Ilustración 10 Marmita Industrial 17 . chocolate. sirven para cargar pulpa de fruta y el azúcar a la marmita MA-100 de producción de mermelada. Y CAPTACIÓN Y CONDENSACIÓN DEL VAPOR QUE SE PRODUCE EN ELLA. SV-130. La instrumentación de este sub-proceso consta de los controladores de presión PIC155. de las válvulas neumáticas de control FCV-110. que se compone de los siguientes sub-procesos: 1) ALIMENTACIÓN DE MATERIAS PRIMAS A LA MARMITA. de las válvulas solenoide SV-120.Ilustración 11 Lista de componentes de la instrumentación Descripción del proceso El proceso propuesto corresponde a un proceso tipo Bach. de las 18 . 1) Alimentación de materias primas a la marmita Este subproceso está constituido por los tanques TK-101 y TK-102. cuyo propósito es mantener una presión positiva de descarga en los tanques que alimentan la marmita. que sirven para la descarga de las materias primas a la marmita. PIC-160. La instrumentación consta. que respectivamente. FCV-115. 2) PRODUCCIÓN DE MERMELADA EN LA MARMITA. así mismo. alarmas LAH-190 y LAL-192. que pasa por la válvula SV-129. la presión. También forman parte de la instrumentación los strain gages SG1 y SG2. En el tercer gráfico puede apreciarse una representación de lo que podrían ser los flujos de descarga hacia la marmita MA-100. desde que empieza a llenarse hasta que se vacía. y de trasiego. y los flujos de descarga. constituyendo la corriente 13. 19 . El conjunto de estos gráficos permite que se aprecie la relación entre el nivel. y del flujo de trasiego. y sirven para activar o desactivar su funcionamiento. que manejan el suministro de aire a los controladores de presión de acción directa. y SV-124. del tanque TK-101. como se puede apreciar en el diagrama de produccion. En el segundo gráfico se puede apreciar la variación de la presión en el tanque. Ilustración 12 El funcionamiento del TK-101 En el primero de estos gráficos describe la variación en el nivel de la pulpa en el tanque TK-101. ubicadas en los tanques de carga. LAH-194 y LAL-196. las válvulas solenoide SV-122. Cuando estos eventos han ocurrido. al comenzar el ciclo. y TK-102. implicando con ello que el controlador. causando que la línea respectiva no transporte aire de presurización hacia el TK-101. está abierta. Según el grafico. y la válvula SV123 se cierra. para activar el controlador PIC-155. A partir de este momento (tanque vacío) lo único que se requiere para que el ciclo de cargadescarga termine es que la presión manométrica en el tanque TK-101 llegue a cero. Cuando el tanque está presurizado a Pset. que la válvula SV-198 de venteo del tanque TK-101 se mantiene abierta. y SV-129 debe abrirse para comenzar el trasiego de la pulpa residual hacia el tanque respectivo. y TK-102 se basa en el cumplimiento de los niveles bajos y altos en los tanques TK-101. porque el tanque TK-101 ya se ha llenado. no envía señal alguna a la válvula FCV-110. y SV-129 debe cerrarse. Al mismo tiempo. Cuando el nivel de la pulpa ha llegado a su valor alto (LAH). de carga de TK-101. la pulpa se trasiega hasta que su nivel (señal de peso) sea cero. La descarga del tanque TK-101 debe continuar hasta que el nivel de pulpa alcance el valor de disparo de LAL-192. que es de acción directa. y en el disparo de las respectivas alarmas LAL y LAH. la presión dentro del tanque TK-101 comienza a elevarse hasta que el valor de la presión alcanza el valor de Pset. debido a que el tanque TK-101 se está llenando. la válvula SV-122 debe abrirse. se mantiene cerrada. que no se muestra en el P&ID. y hasta que el tanque TTK-101 se vacíe.La lógica de la operación de carga-descarga de los tanques TK-101. las condiciones descritas se mantienen hasta que el nivel de pulpa iguala el valor de disparo de LAH. la válvula FCV-110 empieza a modular. lo que implicará que la presión en ese tanque tenga el valor de la presión atmosférica. que siendo aire para abrir (ATO). la válvula SV-198 se cierra. Cuando esto ocurra la válvula SV-198 debe abrirse para liberar la presión. A partir de este momento. 20 . al mismo tiempo SV-122 debe cerrarse. que la válvula SV-123. se mantiene cerrada. la válvula SV-120 debe abrirse para que comience la descarga de la pulpa contenida en TK-101 hacia la marmita MA-100. la válvula SV-122 que maneja el aire de suministro del controlador de presión está cerrada. que permite la descarga de TK-101. cerrando FCV-110. Cuando esto ocurra SV-120 debe cerrarse. La válvula SV-120. lo que se comprueba mediante la respectiva señal de SG1. por haberse terminado el trasiego. permitiendo que el TK-101 empiece a presurizarse. terminándose así la ejecución del Bach. Este sub-proceso se realiza en la marmita MA-100. descargando el condensado del tanque TK-103. y en la respectiva cocción de la misma. la válvula SV-135 se cierra bloqueando el flujo de vapor a la chaqueta. que ajusta el valor de a presión en la marmita Ma-100 de manera que corresponda a la presión y temperatura de evaporación del agua de la mezcla. y la válvula SV-172 se abre. La estructura de control está constituida por un control de retroalimentación simple que modula el flujo de vapor a la chaqueta y por una estructura de control en cascada que controla el vacío en la marmita. la válvula SV-150 se abre descargándose el producto.2) Producción de mermelada en la marmita El objeto de este sub-proceso consiste en el aumento del porcentaje de sólidos en base a la evaporación del agua de la mezcla formada por la pulpa y el azúcar. que es el corazón de la planta. y PIC-163 permite la evaporación del agua de la mezcla. El valor del vacío se fija por medio de un set point remoto (RSP) generado por el controlador maestro del lazo cascada. para lograr llegar a la concentración de sólidos deseada. 21 . Como la condición termodinámica manejada por los controladores TIC-165. La temperatura de la marmita se regula mediante el controlador TIC-165. El algoritmo para la generación de este set point remoto se basa en la respectiva curva de presión de vapor de equilibrio entre el agua líquida y su vapor. máster del controlador PIC-163. esta continúa evaporándose hasta que el nivel de la mezcla en la marmita llega dispara la alarma LAL-175. que comparte el set point de temperatura con el TIC-161. la válvula SV-174 se abre restituyendo la presión atmosférica a la marmita MA-100. que termodinámicamente está ligado a la temperatura a la que se desea evaporar el agua. a la presión de interés. TIC-161. TIC-161. Cuando esta alarma se dispara. en almíbar y confitada”.991). “Diseño y construcción de industrias agroalimentarias”. 22 . (1. costos”. “Fábrica de alimentos: procesos.BIBLIOGRAFIA BARTHOLOMAI. C. Zaragoza. SOUTHGATE. “Conservación de frutas y hortalizas”. Zaragoza GARCÍA-VAQUERO. Editorial Acribia. Editorial Acribia. E. Editorial Paraninfo. FENNEMA. Editorial Acribia. R.987).000). Zaragoza.993). equipamientos. 2ª ed. “La industria de la fruta seca. (1. Edición Mundiprensa. (1992). “Química de los alimentos”. (2. D.. GIANOLA. (1. A. O. Madrid.