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7/28/2019 Planta Piloto de Chocolates
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICAE INGENIERIA METALURGICA
CARRRERA ROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA
TRABAJO DE DISEO DE PLANTAS
PLANTA PILOTO DE CHOCOLATES - UNSAAC
Docente: Ing.
Presentado por: Mary Carmen Ccopa Mamani
Codigo: 070516-H
Semestre: 2011-II
CUSCOPER
2011
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PLANTA PILOTO DE CHOCOLATES - UNSAAC
INTRODUCCION
El chocolate es un alimento slido o semislido que es producido por un proceso de
molienda de los frutos del cacao despus que ellos han sido tostados.
El chocolate est compuesto de mantequilla de cocoa, carbohidratos, protenas y unapequea proporcin de vitaminas y minerales. El color marrn es el resultado delpigmento natural de los granos de cocoa, mientras que el aroma es el resultado de losaceites encontrados en los granos de la cocoa.
MARCO TEORICO.
CACAO.
El rbol de cacao, (Theobroma cacao L. de lafamilia Sterculiaceae) es normalmente un rbol
pequeo, entre 4 y 8 metros de alto, aunque sirecibe sombra de rboles grandes, puede alcanzarhasta los 10 metros de alto. El tallo es recto, lamadera de color claro, casi blanco, y la corteza esdelgada, de color caf. El fruto (la nuez de cacao)
puede alcanzar una longitud de 15-25 centmetros.Cada fruto contiene entre 30 y 40 semillas, que unavez secas y fermentadas se convierten en cacao engrano. Las semillas son de color marrn-rojizo en elexterior y estn cubiertas de una pulpa blanca ydulce.
Para obtener una produccin ideal, los rboles de cacao necesitan una precipitacinanual entre 1150 y 2500 mm y temperaturas entre 21C y 32C.
DESCRIPCIN DEL PROCESO.
PRIMERA ETAPA.
1. RECEPCION Y ALMACENAMIENTO.El cacao se compra por quintales, antes de la recepcin de la materia prima, lahumedad en los granos de caco no deben exceder del 8%, despus de larecepcin se procede a almacenarlas.
2. SELECCIN Y LIMPIEZA.Los granos de cacao son seleccionados por tamao y para separar los granos
malogrados, piedrecillas, residuos de mazorca u otras impurezas presentes enellas.
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SEGUNDA ETAPA.
3. PESADO.De los 200 Kg. de granos de cacao que ingresan a la planta ya seleccionados se
procede a agrupar por lotes de 50 Kg. para luego ser llevadas al siguienteproceso.4. TOSTADO.
Es uno de los procesos ms importantes, el cacao limpio es sometido acalentamiento para reducir su contenido de humedad y para desarrollar el sabory el aroma caractersticos del cacao. Como consecuencia del tostado, la cscaraque est adherida firmemente a la pepa en el cacao crudo, se separa de esta,facilitando la operacin de descascarado.Los granos clasificados son pesados y se cargan con un peso de 50 Kg. a lamaquina tostadora la cual consta de un soplete que es insuflado con petrleo yes girado con un motor. La carga es tostada durante un tiempo de 30 a 40
minutos a una temperatura de 160 - 170 C. Al salir del tostador el cacao esenfriado por un corto tiempo de 3 a 5 minutos y luego es pesado para despusentrar a la escascarilladora.
5. DESCASCARILLADO.El grano de cacao es quebrantado por presin, el grano de cacao se carga a lamaquina descascarillad ora la cual consta de un motor que acciona medianteunas fajas la vibracin de las mallas as como tambin acciona un ventilador elcual arrastra las cscaras a la parte posterior de la mquina constituyendo un25% de la carga total.
6. MOLIENDA PRIMARIA.La molienda tiene por objeto reducir el tamao de las partculas. Obteniendoun contenido graso del cacao de 47 - 52 % y por el calor generado por lafriccin durante la molienda, el cacao se transforma en una pasta fluidallamada Licor de Cacao.
7. MOLIENDA SECUNDARIA Y REFINADO.En esta etapa se realizan los dos procesos en la mismo molino, obteniendo latorta de cacao.La torta de cacao obtenida del molinos, es cargada a la maquina refinadora, en
donde se obtendr un fluido viscoso ms fino esto por el rompimiento de lapared celular y el desprendimiento de la manteca durante el cual se libera calory se controla la granulometra.
8. MEZCLADO y CONCHADOEs una operacin de agitacin mecnica del producto durante 5 6 horas, encaliente a una temperatura de 60 a 80C, evaporndose agua y los cidosvoltiles. El aumento de temperatura debe ser suave para que el chocolate no sequeme.
9. MOLDEADO.
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El moldeado se realiza manualmente en moldes de hojalata especialmenteadecuados para cada presentacin del producto.
10.VIBRADOEste proceso es realizado en una maquina vibradora donde los moldes son
trasladados, esta mquina consiste en un mesa mvil donde se colocan losmoldes llenos con el propsito de eliminar las burbujas de aire que pudieracontener.
11.SECADO.Una vez eliminado todo el aire los moldes son trasladados a los estantesdurante 16 horas.
12.DESMOLDADO, ENVASADO Y ETIQUETADO.Seguidamente se procede a sacarlas del molde. Posteriormente las pastas son
pesadas para posteriormente ser embolsadas y etiquetadas cuidadosamente para
luego ser almacenadas y comercializadas.
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DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA PLANTA PILOTO DE CHOCOLATES-UNSAAC
TOSTADO
DESCASCARILLADO
MOLIENDA PRIMARIA
MOLIENDA SECUNDARIA
MEZCLADO Y CONCHADO
MOLDEADO
VIBRADO
ENFRIADO
DESMOLDADO, ENVASADO Y
ETIQUETADO
GRANOS DE CACAO
(50KG)
T=160 - 170 C
t = 40 min
Cascaras y polvillos25%(masa total)
T=60 C
t = 7 -8 horas
t = 7 horas
t = 16 horas
PRODUCTO FINAL
(PASTA PURA DE CACAO)
REFINADO
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PROCESO
GRANOS DE
CACAO
F = 50 Kg
CASCARA (25%)
C = 12.5Kg.
BARRAS DE
C
B= 3
BALANCE DE ENERGA EN LA ELABORACIN DE PASTA PURA
DE CACAO.
Para calcular del consumo de energa realizado por cada maquina, haremos uso
de la siguiente ecuacin:
Donde: E = Energa consumida por el motor de la Maquina expresado en (Kw-h)
P = Potencia del Motor de la Mquina expresado en (Kw) t = Tiempo Real de
Funcionamiento de la Maquina expresado en (h) n = Eficiencia del Motor de la
Maquina.
P tE ......( a )0
n
Donde:
E = Energa consumida por el motor de la Maquina expresado en (Kw-h)
P = Potencia del Motor de la Mquina expresado en (Kw)
t = Tiempo Real de Funcionamiento de la Maquina expresado en (h)
n = Eficiencia del Motor de la Maquina.
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DETERMINACIN DEL CONSUMO DE ENERGA
De acuerdo a la formula (a) necesitamos los datos de potencia de cada
maquina y el tiempo que estas operaron as tambin como la eficiencia para
este caso este valor ser el mismo para cada equipo (n=0.8), los tiempos y la
potencia de cada maquina, as como la energa consumida por cada maquina
se detalla en el siguiente cuadro:
Consumo de energa
M AQUINA t (horas) P(HP) P(Kw) Eficiencia (n) E (Kw-h)
178.035875Clasificador 47.75 4.00 2.983 0.8
6Quemador 69.00 0.746 0.81.00
128Tostador 69.00 2.00 1.491 0.8
594Descascarillador 96.56 6.60 4.922 0.8
267Molino primario 119.58 2.40 1.790 0.8
200Molino secundario 119.58 1.80 1.342 0.8
851Refinador 152.18 6.00 4.474 0.8
256Conchado 152.88 1.80 1.342 0.8 764Calefactor 152.88 5.36 4.000 0.8 5Vibrador 45.66 1.20 0.895 0.8Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC
A continuacin se muestran tres cuadros que resumen la campaa del 2009 en
base a los cuales se realizar a los balances respectivos:
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DETERMINACIN DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE
El combustible utilizado para el proceso de tostado fue kerosene la cantidad totalutilizada fue 194.04 galones.Hallamos la masa de combustible usado:
d = densidad (830 Kg/m ) ( Fuente: PETRO PER)3
m= masa (valor buscado).v= volumen (194.04 gal. = 0.7345 m )3
m = 609.66 Kg.Reemplazando tenemos:
Multiplicando la masa por su calor de combustin (42.80 kJ/Kg.)609.66 Kg. * 42.80 kJ/Kg. = 26093.02 kJ = 7.24809 kW - h
E combustible = 7248.09 Kw - h
CONSUMO TOTAL DE ENERGA
Es el resultado de la suma de la energa consumida por cada uno de los
equipos ms la energa producida por el combustible lo cual esta expresado
por la siguiente formula:
E TOTAL = E maquinas + E combustible
E maquinas = E Clasif. + E Tostad. + E Quemad. + E Descasc. + E Mol.
Prim. + E Mol. Sec. + E Refin. + E Conc. + E Calef.+E Vibrad.
E maquinas = 3356.255590 kW-h.
E TOTAL = 3356.255590 kW-h. + 7248.09 kW - h
E TOTAL = 10604.345 kW-h.
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ANALISIS ECONOMICO
1. COSTOS FIJOS
MANO DE OBRA DIRECTA.: Este rubro comprende el personal querabaja en forma permanente en la planta los cuales son un jefe de planta y un
efe asistente de planta consideraremos tres meses que es el tiempo que duro
la nica campaa del presente ao:
Jefe de planta: S/. 450 * 3 = S/. 1,350.00
Jefe asistente de planta: S/. 650 * 3 = S/. 1,950.00
Total costos fijos = S/.3,300.00
2. COSTOS VARIABLES
MATERIA PRIMA.- Esta expresado por el precio de compra de los
182 quintales de cacao que se compraron para la campaa a razn de S/.
260.00 por quintal haciendo un total de:
182 * S/. 260.00 = S/. 47,320.00
SERVICIOS: ENERGA ELCTRICA.- El consumo de energa
elctrica fue de 3356.255590 Kw-h. esto solo considerando a las maquinas que
interviene en el proceso de produccin.
El costo por Kw-h en el Cusco es S/.0.4086
3356.255590 kW-h. * S/.0.4086 = S/. 1371.36
MANO DE OBRA INDIRECTA .- Incluye el sueldo de los obreros y
operarios que participan en la produccin.
1 Operario: 1*(S/.450 * 3) = S/. 1,350.00
7 Practicantes: 7*(200 * 3) = S/. 4,200.00
SUMINISTROS E INSUMOS
COMBUSTIBLE.- Se utilizaron 194.04 galones de kerosene a un precio
de S/. 10.60 por galn haciendo un total de:
194.04 * S/. 10.60 = S/. 2,056.90
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INSUMOS DE EMBOLSADO Y ETIQUETADO.- Es el material utilizado
para el acabado final de la diferentes presentaciones de pasta pura de cacao
producida, esto incluye bolsas, etiquetas y goma.
BOLSAS:
18 paquetes de 6x12 ( 200 unidades) a razn de S/. 2.50 por paquete
haciendo un total de: S/. 45.00.
53 paquetes de 5x10 ( 200 unidades) a razn de S/. 2.20 por paquetehaciendo un total de: S/. 116.60.
ETIQUETAS: Se utilizaron 14,036 a razn de S/. 0.20 por etiqueta
haciendo un total de: S/. 2,807.20
GOMA: 15 frascos de goma a razn de S/. 2.50 haciendo un total de: S/.37.50
Resumen de costos variables
MATERIA PRIMA Cacao S/. 47,320.00
EnergaSERVICIOS Elctrica S/. 1,371.36
MANO DE OBRA INDIRECTAOperario S/. 1,350.00Practicantes S/. 4,200.00SUMINISTROS E INSUMOSCombustible S/. 2,056.90Bolsas S/. 116.60Etiquetas S/. 2,807.20Goma S/. 37.50SUB TOTAL S/. 59,259.56IMPREVISTOS (2.25% de total de costos variables)S/. 1,333.34
TOTAL S/. 60,592.90IMPREVISTOS.- Son los gastos para los cuales no hay crdito habilitadoy distinto, para la produccin se considero el 2.25% de los costos variables.Entonces tenemos: 0.025 * S/. 59,259.56 = S/. 1,482.56TOTAL COSTOS DE PRODUCCIN.-Viene a ser la suma de los costosfijos ms los costos variables:COSTOS FIJOS S/. 3,300.00COSTOS VARIABLES S/. 60,592.90TOTAL S/. 63,892.90
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MANO DE OBRA INDIRECTA
Operario S/. 1,350.00
Practicantes S/. 4,200.00
SUMINISTROS E INSUMOS
Combustible S/. 2,056.90
Bolsas S/. 116.60
Etiquetas S/. 2,807.20
Goma S/. 37.50
SUB TOTAL S/. 59,259.56
IMPREVISTOS (2.25% de total de costos variables)
S/. 1,333.34
TOTAL S/. 60,592.90
IMPREVISTOS
.- Son los gastos para los cuales no hay crdito habilitado
y distinto, para la produccin se considero el 2.25% de los costos variables.
Entonces tenemos: 0.025 * S/. 59,259.56 = S/. 1,482.56
TOTAL COSTOS DE PRODUCCIN.-
Viene a ser la suma de los costos
fijos ms los costos variables:
COSTOS FIJOS S/. 3,300.00
COSTOS VARIABLES S/. 60,592.90
TOTAL S/. 63,892.90
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DETERMINACIN DE COSTO UNITARIO.
Primero, determinamos la fraccin en peso de las cuatro presentaciones comose muestra en la siguiente tabla:Tabla 4.1.- Fraccin en peso de las presentaciones.
PRESENTACIN PESO NETO (Kg.) FRACCIN500 gr 1752.4 0.357
400 gr 2278.4 0.465250 gr 668.5 0.136100 gr 202.9 0.041
4902.2 1.000Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC
Segundo, se realiza la reparticin del costo total de produccin (S/. 63,892.90)entre las fracciones anteriormente halladas y as obtenemos en siguientecuadro:Cuadro :Determinacin de costos por presentacin
PRESENTACIN FRACCIN COSTO POR PRESENTACIN (S/.)500 gr 0.357 22839.933400 gr 0.465 29695.562250 gr 0.136 8712.905100 gr 0.041 2644.500
1.000 63892.900Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC
Tercero, dividimos los costos por presentacin entre el numero total deunidades producidas y as obtenemos el costo unitario de cada produccin ascomo se muestra en el siguiente cuadroCuadro :Costos unitarios.
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ANO DE OBRA INDIRECTA
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DETERMINACIN DE COSTO UNITARIO.
Primero, determinamos la fraccin en peso de las cuatr o presentaciones como
se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 4.1.- Fraccin en peso de las presentaciones.
PRESENTACIN PESO NETO (Kg.) FRACCIN
500 gr 1752.4 0.357
400 gr 2278.4 0.465
250 gr 668.5 0.136
100 gr 202.9 0.041
4902.2 1.000
Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC
Segundo, se realiza la reparticin del costo total de produccin (S/. 63,892.90)
entre las fracciones anteriormente halladas y as obtenemos en siguiente
cuadro:
Cuadro 4.2.- Determinacin de costos por presentacin
PRESENTACIN FRACCIN COSTO POR PRESENTACIN (S/.)
500 gr 0.357 22839.933
400 gr 0.465 29695.562
250 gr 0.136 8712.905
100 gr 0.041 2644.500
1.000 63892.900
Fuente: Planta Piloto de chocolates IQ-UNSSAC
Tercero, dividimos los costos por presentacin entre el numero total de
unidades producidas y as obtenemos el costo unitario de cada produccin as
como se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 4.3.- Costos unitarios.
COSTO POR UNIDADES
PRESENTACIN PRESENTACIN (S/.) PRODUCIDAS COSTO UNITARIO (S/.)
6.47500 gr 22839.933 3529
400 gr 29695.562 5733 5.18
3.22250 gr 8712.905 2709
100 gr 2644.500 2065 1.28
63892.900
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