Final Tecnologias Limpias Pulpa de Fruta

7/24/2019 Final Tecnologias Limpias Pulpa de Fruta

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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

CARRERA DE INGENIERA AMBIENTAL

TECNOLOGAS LIMPIAS

APLICACIN DE TECNOLOGAS LIMPIAS EN UNA EMPRESA

PRODUCTORA DE PULPA DE FRUTAS

FRUCONSA S.A.

INTEGRANTES:

Vernica Eugenio

Javier Garca

Walter Pillajo

Fecha de entrega: 22/01/2016


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1. INTRODUCCIN

1.1.Resumen Ejecutivo

Este estudio busca identificar los puntos crticos del proceso productivo de la

elaboracin de pulpa congelada de fruta, para posteriormente plantear estrategiasorientadas en incrementar la eficiencia de produccin y realizar una gestin adecuada delos residuos slidos generados.

El proceso consiste en extraer las pulpas mediante una clasificacin, pesado, limpieza,desinfeccin, escaldado, despulpado, enfriamiento, refinado y finalmente unempaquetado del producto que ser transportado isotrmicamente a los diferentesdistribuidores.

Se encontr que los puntos crticos se encuentran en la unidad de lavado y desinfeccin,

al utilizar ingentes cantidades de agua potable, y en la unidad de despulpado,entendiendo que aqu es dnde se genera la mayor cantidad de residuos slidosorgnicos y a los cuales no se les da ningn manejo.

Inicialmente se plante:

1. Condensar el vapor de agua, utilizado para limpiar las tuberas que llevan laspulpas a la unidad de empaquetamiento, para poder recircularla a la unidad delavado y desinfeccin y disminuir el consumo de agua.

2. Disposicin de los residuos slidos de las pulpas hacia campesinos de la zona, a

los cuales se los capacitar con tcnicas simples de compostaje para que puedantener un abono natural y sobre todo gratuito para sus tierras.

3. Instalacin de fermentadores simples para la obtencin de alcohol, debido a lagran cantidad de azcares y carbohidratos que poseen los residuos slidos. Elalcohol obtenido puede servir como materia prima para alguna industriafarmacutica y por ende puede ser comercializada, representando as un ingresoadicional para la empresa.

Se determin que la primera estrategia no era viable econmica ni tcnicamente, debidoa que la inversin necesaria escapa del presupuesto de la empresa y adems que los

flujos de vapor de agua manejados en el proceso no justifican la inversin.

La mejor opcin, y de la cual se va a desarrollar ms adelante su diseo, es realizarcompostaje a partir de los residuos slidos de la empresa. Para esta estrategia setrabajar bsicamente con los residuos de cuatro frutas (las ms solicitadas por clientes)que son: maracuy, naranja, guanbana y pia. Estos desechos primeramente sernsecados (debido a su alto contenido de humedad), luego transportados a las haciendas o

propiedades de los campesinos beneficiarios de este proyecto. Esta masa representa unagran fuente de carbono, sin embargo, para que el compostaje funcione se necesitar unaimportante fuente de nutrientes (Nitrgeno) que se la encontrar en heces de animales


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herbvoros. Para este caso, se consigui como fuente de nitrgeno los desperdiciosfecales de ganado vacuno y de animales de granja (gallinas).

Los resultados se empiezan a visualizar en los primeros 5 meses de haber iniciado elcompost, obteniendo un abono orgnico natural y de forma gratuita para los

campesinos, sin olvidar que en la empresa se ha podido dar una correcta gestin de losresiduos sin invertir nada ms que un poco de tiempo para almacenar los residuos hastaque sean recogidos por los campesinos.

Se puede observar que el proyecto no solo se enfoca en gestionar correctamente losdesechos slidos de la empresa, sino que de alguna manera contribuye con lacomunidad aledaa a la empresa al provisionar de manera gratuita abono natural parasus cultivos.

Este proyecto puede alcanzar su punto de equilibrio ms rpido de lo que se espera,

pues no necesita de altas inversiones financieras, ni demanda un alto conocimientotcnico, adems que la fuente de carbono para el compost no va a faltar y la fuente denitrgeno es asequible en la zona.

2. DESCRIPCIN

Fruconsa S.A. es una empresa ubicada en Conocoto al sur de Quito, dedicada a laelaboracin y distribucin de pulpa congelada a partir de frutas que no califican para laventa en supermercados.

Se procesan alrededor de 17 frutas, de las cuales trataremos las ms relevantes encuestin a generacin de residuos slidos como la guanbana, pia, maracuy y naranja;todas las frutas siguen el mismo proceso inicial que consiste en: recepcin y pesado;seleccin y clasificacin de la fruta ms adecuada (madura, suave) para elaborar la

pulpa sin que pierda su sabor; lavado y desinfeccin con Citrosan para desinfeccin desuperficies y Sum Eden para el lavado de fruta; y escaldado, para eliminar la cargamicrobiana hasta un 90% colocando la fruta en una marmita a temperatura entre 70 a80C.

Para ingresar a la etapa de despulpado el personal deber pasar por una rea de aduana,donde se limpian las botas y las manos; en esta etapa cada futa sigue un proceso distinto

para obtener la pulpa, se debe mantener un pH de 2,7 a 4,8 y Brix de 6 14, los Brixson el % de azcar que contiene cada fruta. La pulpa se lleva a enfriamiento y despusal Refinamiento, que consiste en hacer pasar por una malla y de esta manera obtener una

pulpa con mayor fibra.

Un parmetro importante de control es el pH el cual debe ser regulado despus de que lapulpa pase por el Refinado, esto se lo hace aadiendo cido ascrbico y cido ctrico

que tambin actan como conservantes, para posteriormente ser envasado y congelado(-20C).


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Finalmente para la venta y distribucin de la pulpa se requiere un transporte isotrmico(-18C), con el fin de entregar el producto congelado sin perder sus caractersticasfsicas y qumicas.

3. BALANCE DE MASA

3.1.Diagrama de Flujo

3.2.Clculos del Balance de Masa

El balance de agua en todos los procesos de las 4 frutas va a ser iguales en las etapas deLavado y Escaldado, a excepcin del Despulpado debido que la cantidad de agua que se

pierda va a depender de la fruta.


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Maracuy:

De los residuos totales se estima que en la etapa de seleccin se generaron 15% de residuos defruta entera, residuos como las semillas y la cscara resultado del despulpado se estim el 80%del total, y prdidas de materia orgnica en el lavado y desinfeccin en un 5%.

- Balance de Masa

= 2830 /

= 1060 /mes

=( )

= /

Residuos generados en la etapa de Seleccin = 0,15 1770kg

mes= 265,5

kg

mes

Perdida de MO en la etapa de Lavado = 0,05 1770kg

mes= 88,5

kg

mes

Residuos generados en la etapa de Despulpado = 0,80 1770kg

mes= 1416

kg

mes

- Balance de Agua

Etapa de Lavado y desinfeccin:

= 1.5

= 1.5

1000

= 1500

= 0.90 1500

= 1350

= 0.10 1500

= 150

Etapa de Escaldado:

= 150


6/20

= 0.95 150

= 142,5

= 0.05 142,5

= 7,5

Etapa de Despulpado:

= 7,5

= 0.10 7,5

= 0,75

= 0.90 7,5

= 6,75

= 6,75

1

30

1000 1000

= . /

Naranja:

- Balance de Masa

= 1250 /

= 1000 /mes

= /


mes= 25

kg

mes


mes= 5

kg

mes


mes= 220

kg

mes

- Balance de Agua



7/20

= 7,5

= 0.10 7,5

= 0,75

= 0.90 7,5

= 6,75

= 6,75

1

30

1000 1000

= . /

Guanbana:

- Balance de Masa

= 4060 /

= 2030 /mes

= /


mes= 446,6

kg

mes


mes= 101,5

kg

mes


mes= 1481,9

kg

mes

- Balance de Agua


= 7,5

= 0.40 7,5

= 3


8/20

= 0.60 7,5

= 4,5

= 4,5

1

30

1000 1000

= . /

Pia:

= 1600 /

= 1000 /mes

= /

= /


mes= 120

kg

mes


mes= 18

kg

mes


mes = 462kg

mes

- Balance de Agua


= 7,5

= 0.20 7,5

= 1,5

= 0.80 7,5

= 6

= 6

1

30

1000 1000

= . /


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4.

ECOMAPA


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12/20


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5. PUNTOS CRTICOS

En este proceso se han podido identificar dos puntos crticos:

Ingentes cantidades de agua en la unidad de lavado y desinfeccin.

Generacin de residuos slidos en la unidad de despulpado y sin ningn tipo de manejo.

5.1.Lavado y desinfeccin

Las frutas despus de ser clasificadas y pesadas pasan a la unidad de lavado y desinfeccin, endnde se utilizan grandes cantidades de agua, cuyos flujos no se contabilizan y tampoco se llevaregistro alguno.

El agua utilizada no se la vuelve a usar, representando as una corriente de desecho cargada dealto contenido de materia orgnica, pero que puede ser tratada fcilmente con un pequeo

proceso de sedimentacin primaria, debido a que los residuos obtenidos en esta unidad son detamaos y masas manejables.

El agua al no ser reutilizada y al no llevarse un registro de los caudales usados, representa unaprdida para la eficiencia del proceso productivo, por el desperdicio de sus recursos.

5.2.Despulpado

Las frutas despus de ser lavadas y desinfectadas, pasan nuevamente a ser pesadas y luegollevadas al escaldado para inhibir a las bacterias que puedan ser dainas para el producto.Finalmente llegan a la unidad de despulpado, donde se va a obtener la pulpa que luego de unos

procesos posteriores ser comercializada.

En esta unidad se generan la mayor cantidad de desechos slidos del proceso, y el problema esque tanto estos residuos como los de procesos previos no reciben ningn tipo de manejo ysimplemente son mezclados con desperdicios comunes.

Este problema es el ms grande la empresa porque al no gestionarlos pueden recibir fuertesmultas por parte de las autoridades ambientales.

6.

ESTRATEGIAS DE IMPLEMENTACION

COMPOSTAJE

6.1. Generacin de Residuos de cascaras de frutas promedio

Para la conocer la cantidad de residuos slidos generados en la empresa, se procedi a levantarinformacin de la cantidad (kg) de frutas que ingresan al proceso de despulpado.Segn datos recabados por parte de la empresa, se obtuvieron los pesos de las siguientes frutas,la cual se proceder a tener un estimado de residuos orgnicos que salen directamente deldespulpado.


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Maracuy:

= 2830 /

= 1060 /mes

= /

Naranja

= 1250 /

= 1000 /mes

= /

Guanbana

= 4060 /

= 2030 /mes

= /

Pia

= 1600 /

= 1000 /mes

= /

= /

6.2. DISEO DEL COMPOSTAJE

6.2.1.INTRODUCCION

Compostaje se puede definir como una biotcnica donde es posible ejercer un controlsobre los procesos de biodegradacin de la materia orgnica.

En una pila de material en compostaje, si bien se dan procesos de fermentacin endeterminadas etapas y bajo ciertas condiciones, lo deseable es que prevalezcan losmetabolismos respiratorios de tipo aerobio, tratando de minimizar los procesos

fermentativos y las respiraciones anaerobias, ya que los productos finales de este tipo de


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metabolismo no son adecuados para su aplicacin agronmica y conducen a la prdidade nutrientes.

6.2.1.1. Descripcin general del proceso

Consiste en la degradacin de la materia orgnica mediante su oxidacin yla accin de diversos microorganismos presentes en los propios residuos.Este proceso de descomposicin de la materia orgnica dura alrededor entre5 das y 6 meses que se distinguen las siguientes fases:

- Fase de latencia:

Es el periodo de aclimatacin de los microorganismos a su nuevo medio y elinicio de la multiplicacin y colonizacin de los residuos.

- Fase termfila:

Dependiendo del material de partida y de condiciones ambientales, elproceso puede durar entre una semana y dos meses. Como consecuencia dela actividad de las bacterias y el aumento de la temperatura alcanzado en lapila de residuos, provoca la aparicin de organismos termfilos.

- Fase de maduracin

Es un periodo de fermentacin lenta (puede llegar a durar 3 meses) en la quela parte menos biodegradable de la materia orgnicas va degradando. La

temperatura de la pila disminuye al igual que la actividad de las bacterias.

6.2.2.SISTEMA DE COMPOSTAJE

6.2.2.1. Sistema en cajones

Los materiales orgnicos, tarde o temprano se composta, la accin del ser humanoes para optimizar dicho proceso; muchos cajones se han diseado para controlar lahumedad, aireacin y temperatura

6.2.3.CARACTERSTICAS DE LOS RESIDUOS A COMPOSTAR

6.2.3.1. Relacin Carbono-Nitrgeno (C/N)

La relacin C/N, expresa las unidades de Carbono por unidades de Nitrgeno quecontiene un material. El Carbono es una fuente de energa para los microorganismosy el Nitrgeno es un elemento necesario para la sntesis proteica. Una relacinadecuada entre estos dos nutrientes, favorecer un buen crecimiento y reproduccin.


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Una relacin C/N ptima de entrada, es decir de material "crudo o fresco" acompostar es de 25 unidades de Carbono por una unidad de Nitrgeno, es decir C(25)/N (1) = 25

6.2.3.2. Presencia de microorganismos compostadores

La presencia de microorganismos (bacterias, actinomicetos) y la demicroorganismos (insectos, lombrices), resulta vital e indispensable en todo procesode degradacin, descomposicin o fermentacin de la materia orgnica, hastatransformarse en humus y elementos nutritivos asimilables para las plantas.

6.2.3.3. Humedad

Los microorganismos requieren niveles de humedad ptimos para su desarrollo yactividad. Debe ser del 40-60%

6.2.3.4. Temperatura

Cada poblacin microbiana que forma parte activa del proceso de compostaje, sedesarrolla mejor en ambientes con temperaturas especficas.

6.2.3.5. pH

El rango de pH tolerado por las bacterias en general es relativamente amplio,existen grupos fisiolgicos adaptados a valores extremos. No obstante pH cercanoal neutro (pH 6,5-7,5, ligeramente cido o ligeramente alcalino nos asegura eldesarrollo favorable de la gran mayora de los grupos fisiolgicos.

6.2.3.6.

Aireacin

El oxgeno es uno de los elemento clave n un buen proceso de compostaje. Lasbacterias aerbicas necesitan la presencia de oxgeno, que contiene el aire, comocombustible y fuente de energa para vivir y expulsan gas carbnico y agua.

6.2.4.DISEO DE COMPOSTERA

6.2.4.1. Materiales

-

Pallets- Clavos6.2.4.2. Diseo

= 4,65 /

= 0,3

3

Fuente: Muoz, M. 2015 (Apuntes de clase)

=


17/20

=4,65 /

0,3 /

= 16

Figura N 1. Diseo de la composteraDimensiones:Largo = 2mAncho = 1mAltura = 1m

H = 1m

A = 2 m

L = 2 m

Para el acopio del volumen de generacin de residuos, se implementara un diseo decompostera con 8 depsitos cada uno con un volumen de 4 m3. De esta formatrabajaremos en continuo, iniciando un nuevo proceso cuando en otra unidad todava seest trabajando en una fase intermedia del compostaje.Periodo o tiempo de retencin ser de 2 meses, para la utilizacin de agricultores, esteperiodo se recomienda para mejorar las caractersticas del suelo, y evita la aparicin demalas hierbas.

6.2.4.3. Materiales a introducir


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- Hojas frescas- Estircol de animales de granja(ganado vacuno)- Residuos a compostar- Ramas

-

Agua

6.2.4.4. Disposicin de los materiales

- Se dispondr primero de una capa de 10cm de restos vegetales, lo cualfacilitara el drenaje y la aireacin del material.

- La siguiente capa de 15 cm se aadir los residuos de cascaras de frutas- Se aplicara una capa de 10 cm de estircol (seco), la cual contiene un

alto porcentaje de nutrientes.- Se alternara las capas de residuos y estircol dejando un espesor de 10

cm.- Humedecer- La capa superior ser de restos vegetales, ya que dificultara la aparicin

y la entrada de insectos, a la vez que tambin har de filtro de posiblesmalos olores.

6.2.4.5. Mantenimiento

- El primer volteo se realizara a partir del 18vo da para permitir ladescomposicin y aireacin del material, despus se dar los volteos

cada semana para favorecer la penetracin del aire, disminuyendo laproduccin de malos olores.- Sin agua la actividad se detiene y con exceso creando problemas de

malos olores, por lo que se comenzara regando una vez por semana, deah aumentando la frecuencia en periodos de verano, y disminuyndolaen invierno.

Aspecto importante:

Se dise la compostera de 8 depsitos debido a la generacin de residuos (16m3) los cuales sern ocupados durante el primer mes, en el segundo mes se

ocupara los restantes 4 depsitos que permitir de mayor facilidad trabajar demanera continua, iniciando un nuevo proceso cuando en las cuatro unidadestodava se est trabajando en una fase intermedia del compostaje

7. ANLISIS ECONMICO

Los residuos generados en la produccin de pulpas de la empresa Fruconsa ascienden a4,65 Toneladas por semana para lo cual se hace necesario contar con espaciofsico para formar 8 depsitos cada una de 4 m3, el espacio fsico calculado para el

desarrollo de este proyecto fue de 40 m

2

.


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7.1. INVERSION INICIAL

7.2. VENTAS PROYECTADAS

Se describe las ventas proyectadas de los productos, tomando en consideracin quela produccin del abono orgnico slido es de 6 Tonelada por ao, ya que el tiempo deproceso de elaboracin es de dos meses obtenindose 1 Ton/vuelta, (1vuelta =2meses), con base al precio de productos similares en el mercado que es de 100dlares la tonelada de abono orgnico.

7.3. COSTOS Y GASTOS

Ingresos Totales ($) 600Costos de Produccin ($) 300

Gastos de Ventas($) 20Flujo Total ($) 280

7.4. BENEFICIO / COSTO

=

= ,

8. CONCLUSIONES

- Cada vez que se introduzca un nuevo material es conveniente remover este y mezclar conel material ms antiguo. Tambin es conveniente realizar volteos, para permitir la aireaciny la correcta mezcla de materiales.

- Para controlar la humedad se vigilara el estado del material en distintos puntos delcompostador (es comn que las partes laterales estn secos para que permita el contactocon el aire y la parte central contenga ms humedad).

- La estrategia ms viable se considera el compostaje, debido la facilidad de implementar por

parte de la misma comunidad y adems garantiza el aprovechamiento de los residuos defruta.

Inversin Precio ($)50 Tablones 6

2 Pallets 2Clavos 2Estircol (ganadovacuno) (100 kg)

10

Capital de trabajo(elaboracincompostera)

40

60


20/20

- Se observa que los costos para hacer compostaje no representan grandes cantidades, por loque es econmicamente factible y puede representar un ahorro para los agricultores, ya queutilizaran un abono orgnico realizado por ellos.

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