3.12 3D Modelling
2) ART failure group
5.2 Collection and processing of samples:
Determinación de la capacidad instalada óptima de la planta
Para definir la capacidad instalada óptima de la planta es necesario hacer un balance de materiales en donde se especifican los insumos necesarios para producir aproximadamente 1 ½ toneladas al mes de producto final de acuerdo al análisis hecho en el estudio de mercado, por lo tanto, es necesario analizar la cantidad de insumos necesarios para tener una producción de 1 tonelada como referencia base para la producción total.
Balance de Materiales
El Balance de Materiales esta definido de la siguiente forma como se muestra en la figura 3.15:
Para poder obtener una producción de 1 tonelada de productos industrializados de la guayaba en sus diversas modalidades (ates, rollos, etc.)se requiere:
9 790 kg de pulpa de guayaba
9 670 kg de azúcar
9 7.9 kg de pectina a 150° (menor cantidad)
9 2.8 kg de ácido cítrico (opcional)
9 76° Brix (concentración final)
9 10 kg de nuez
De lo anterior, se observa que aproximadamente el 21% de una tonelada de guayaba fresca es considerada como residuos correspondientes al hueso que se le quita a la fruta para obtener la pulpa. Sin embargo, se tiene previsto que tales residuos sean ocupados como parte de la composta para fertilizar los árboles.
1 tonelada Producto
Final
La cantidad de insumos necesarios para obtener 1 tonelada de productos son: •790 kg de pulpa •670 kg de azúcar •7.9 kg de pectina a 150° •2.8 kg de ácido cítrico •76° Brix (concentración final) •20 kg de nuez o almendra picada La cantidad de hectáreas de cultivo de guayaba equivaldrá a aproximadamente una tercera parte de hectárea por mes para obtener la materia prima necesaria. Los tiempos para
el cultivo y producción se aprovecharán en todo el año, excepto los meses de mayo, septiembre, octubre, noviembre y diciembre. •Ate •Rollos •mermelada 1 tonelada Producto Final La cantidad de insumos necesarios para obtener 1 tonelada de productos son: •790 kg de pulpa •670 kg de azúcar •7.9 kg de pectina a 150° •2.8 kg de ácido cítrico •76° Brix (concentración final) •20 kg de nuez o almendra picada La cantidad de hectáreas de cultivo de guayaba equivaldrá a aproximadamente una tercera parte de hectárea por mes para obtener la materia prima necesaria. Los tiempos para
el cultivo y producción se aprovecharán en todo el año, excepto los meses de mayo, septiembre, octubre, noviembre y diciembre. •Ate •Rollos •mermelada
De igual forma se prevé que en los meses de mayo, septiembre, octubre, noviembre y diciembre se disminuye la capacidad de producción de la planta, ya que son meses fuertes para la venta de la fruta fresca.
De acuerdo con los insumos necesarios para elaborar el producto, se hace el análisis de los costos primero para 1 tonelada y posteriormente para 1 ½ tonelada (que es la producción mensual) como se muestra a continuación en la tabla 3.8:
Guayaba Comprada Guayaba Propia
Producción (1 Tonelada) Producción (1 ½ Tonelada) Producción (1 Tonelada) Producción (1 ½ Tonelada) Ingredientes Precio / kg ($) Cantidad (kg) Costo ($) Cantidad (kg) Costo ($) Cantidad (kg) Costo ($) Cantidad (kg) Costo ($) Pulpa de guayaba 4 790 4,000 1,185 6,000 790 - 1,185 - Azúcar 9 670 6,030 1,005 9,045 670 6,030 1,005 9,045 Pectina 324 8 2556 12 3,833 8 2556 12 3,833 Nuez 130 10 1,300 15 1950 10 1,300 15 1950 Costo Total 13,886 20,828 9,886 14,828
Tabla 3.8 Costos de producción derivados de la fabricación de derivados de la guayaba (ates, rollos, etc.)
Aún cuando el consumo efectivo de la fruta es de aproximadamente el 79%, para determinar el total de dinero a pagar por la guayaba, se tiene que considerar tonelada y media completas.
Por lo tanto, podemos ver que el costo por los ingredientes necesarios para producir 1 ½ toneladas de producto si se tiene que comprar la guayaba es de suma $20,828 además de contemplar el costo por empaque de dichos productos. Para el empaquetado de ates, es necesaria bolsa de celofán, en donde el rollo de 20 kgs. cuesta $300 y los domos para los rollitos cuestan $300 por 100 piezas, considerando un gasto de alrededor de $1,000.
Por lo tanto, los costos de producir 1 ½ toneladas de producto cuesta: $22,128 y en caso de ocupar la fruta propia, entonces el costo es de: $16,128.
Volumen de Ingresos.
De acuerdo con el análisis de los precios hecho en el estudio de mercado, se plantean los ingresos que se obtiene al destinar el 30% de la mezcla para generar ates y el 70% restante para fabricar rollos. Sin embargo, es preciso indicar que de la mezcla de los ingredientes anteriormente mencionados acumula un total de 2202 kgs. de los cuales aproximadamente el 10% se pierde en el proceso al someterlo a calor, por lo tanto, quedan 1982 kgs. lo que significa que se tiene un excedente de 482 kgs.
Por lo tanto si queremos calcular los ingresos obtenidos de la producción debemos tomar en como base los 1982 kgs. Por lo tanto, destinando el 30% para ates (594 kgs) y 70% para rollos (1387 kgs)
Producción (1 Ton) Producción (1 ½ Ton)
Presentación Costo / Pieza ($) Cantidad Destinada (kg) Total de piezas obtenidas Total de Ingresos ($) Cantidad Destinada (kg) Total de piezas obtenidas Total de Ingresos ($) Ate de 500 grs. $ 20 300 600 $ 12,000 594 1,189 $ 23,780 Rollitos en caja de 500 grs. $ 25 700 1400 $ 35,000 1387 2,774 $ 69,358 Total de Ingresos $ 47,000 $ 93,138
Descripción del proceso productivo
A continuación se presenta la descripción detallada del proceso productivo para la fabricación de la pasta de fruta de guayaba. En tal descripción se identifican los actores y actividades necesarias para todo el proceso de producción. Sin perder de vista que es posible someterlo a mejoras posteriormente con el fin de ir optimizando los procesos. Esquemáticamente dicho proceso se muestra en la figura 3.16.
Recepción de materia prima: Una vez que la fruta está “sasona” (estado de madurez comercial) es recibida en el área prevista para ello. Se ha determinado que preferentemente la fruta debe estar en la clasificación de 2ª para delimitar la calidad del producto final.
Inspección y clasificación: En esta operación se revisa y clasifica la fruta recibida para asegurar que la materia prima sea la determinada inicialmente.
Lavado: Esta operación preliminar resulta de gran importancia para la calidad del producto final, ya que se tiene que separar la materia prima de contaminantes de diversos tipos o cualquier tipo de partículas extrañas que puedan estar adheridas a la fruta como son:
9 Minerales: tierra, arena, grasa, partículas metálicas
9 Químicos: residuos de fertilizantes o insecticidas
9 Microbianos: microorganismos y sus toxinas
9 Animales: residuos de otros animales o insectos como excrementos, pelos, huevecillos
9 Vegetales: hojas, cáscaras, tallos, ramas, etc.
Dicha operación se puede realizar mediante diferentes métodos secos como el tamizado, cepillado, aspirado, separación magnética, etc. o por métodos húmedos como la inmersión, aspersión, flotación, filtración, decantación, etc. El método elegido depende del tipo de contaminante que se quiere eliminar, del tipo de materia prima y del equipo disponible, sin embargo lo más recomendable es la combinación de
Recepción de la Materia Prima
Inspección y Clasificación Lavado Selección Deshuesado
Escaldado
Extracción y refinación de la pulpa Adición de ingredientes y Concentración Moldeado Secado Empacado Almacenamiento Recepción de la Materia Prima
Inspección y Clasificación Lavado Selección Deshuesado
Escaldado
Extracción y refinación de la pulpa Adición de ingredientes y Concentración Moldeado Secado Empacado Almacenamiento
dichos métodos. Adicional a esta operación, es necesario quitar los dos extremos de la fruta para quitar la flor y la parte del pedúnculo, en las cuales comúnmente suelen albergarse insectos.
Selección: En esta operación se seleccionan y clasifican la materia prima de acuerdo a sus características físicas. Dicha selección puede hacerse manualmente (lo cual resulta muy tardado) o por medios mecanizados especializados (resultando más eficiente para grandes volúmenes). La ventaja de realizar esta operación se refleja en la calidad del producto, obteniendo mayor eficiencia en el proceso de la maquinaria, mejor control de la presentación del producto, transmisión uniforme del calor en la operación de escaldado.
Deshuesado: Esta actividad consiste en introducir la fruta a un molino en donde se muele la fruta entera y se va separando la pulpa del hueso. Adicional a esta tarea puede vaciarse la fruta a una marmita en donde se hace un precocido de la fruta con la finalidad de ablandarla.
Escaldado: La calidad de la fruta está muy relacionada con el cuidado que se tenga durante su acondicionamiento. Una vez obtenida la pulpa, esta se somete a calor con la finalidad de realizar el escalde y así lograr:
W Ablandamiento del tejido fibroso del producto
W Inhibición de enzimas, aumentando así la vida de anaquel del producto, reduciendo los cambios indeseables de sabor y color.
W Eliminación parcial de gases intercelulares, lo que permite lograr un mayor vacío
W Fijación y acentuación del color natural
W Reducción parcial de los microorganismos presentes
W Desarrollo del sabor característico
W Favorece la retención de vitaminas como la “C”
Extracción y refinación de la pulpa: Una vez escaldada la pulpa se vacía a los tamices para extraerle cualquier impureza.
Adición de ingredientes y Concentración: Finalizado el filtrado, la pulpa es vaciada a una marmita con capacidad de 10 mil litros aproximadamente o 130 kilos, y es en este momento en donde se agregan los demás ingredientes.
En este momento se presenta una ventaja al utilizar guayaba de Tuxpan debido a que por las condiciones climatológicas y de suelo, esta guayaba posee un mayor contenido de ácido cítrico, permitiendo que se pueda omitir el uso de dicho ingrediente para la formación del gel.
El concentrado se realiza en un cocinador al vacío a una presión de dos atmósferas, a una temperatura de 58 grados centígrados, para lograr una concentración de 76° Brix (concentración de soluciones sacarosas). El tiempo de cocción es de 1 ½ horas aproximadamente.
Moldeado: consiste en vaciar en mesas acondicionadas y previamente untadas de glicerina la mezcla caliente a una temperatura no menor de 85°C ya que dicha temperatura mejora la fluidez del producto durante el vaciado. Cabe destacar que dependiendo del tipo de producto que se quiere elaborar es el grosor del gel. Si por el contrario se quiere envasar para mermelada, es necesario vaciarlas en frascos de vidrio y posteriormente someterlas al proceso de esterilización y generación del vacío convenientes.
Secado: Una vez vaciada la mezcla se dejar enfriar para que se forme el gel, proceso que dura aproximadamente de 2 a 3 días. Posterior al secado del gel, se procede a cortar para elaborar las diversas modalidades del producto.
Empacado: Puede realizarse a través de una máquina selladora de bolsas, las cuales deben estar debidamente etiquetadas para cumplir con las normas de comercialización. De seleccionarse otra forma de empaque como cajas de plástico rígido, se debe adquirir maquinaria especializada para que además de envasar, genere las etiquetas correspondientes. Durante esta fase es conveniente contar con condiciones ambientales frescas para alargar la vida útil del producto.
Almacenamiento: Se almacena el producto en un lugar fresco, limpio y seco con suficiente ventilación a fin de garantizar la conservación del producto hasta el momento de su comercialización. Se estiba en cajas de cartón de tal forma que nos se hagan daños en la presentación del producto. Con la finalidad de alargar el tiempo de vida útil de los productos, se pueden almacenar en cámaras de frío con temperatura oscilante de 20°C.
Como parte del proceso de mejoramiento del producto es importante detectar algunos defectos que pueden presentar los ates como los que a continuación se enuncian66:
W Desarrollo de hongos y levaduras en la superficie:
Producido por envases no herméticos o contaminados.
W Cristalización de azúcares: Por baja inversión de la sacarosa por acidez demasiado baja. Inversión67 elevada por excesiva acidez o por cocción prolongada se produce cristalización de la glucosa.
W Caramelización de los azúcares: Producida por cocción prolongada o por un enfriamiento lento en la paila de cocción.
W Sangrado o Sinéresis: Se presenta cuando la masa solidificada suelta líquido, causado por acidez excesiva, concentración deficiente, pectina en baja cantidad o por inversión excesiva.
W Estructura débil: Esto es causado por desequilibrio en la composición de la mezcla, por degradación de la pectina producida por cocción prolongada, por ruptura de la estructura en formación o por envasado a una temperatura demasiado baja.
W Endurecimiento de la fruta: El azúcar endurece la piel de la fruta poco escaldada y se vuelve correosa. El agua dura produce el mismo efecto.
Mejoras al proceso productivo
Dentro del proceso de la fabricación de los productos existen algunas tareas que son redundantes, dado que se han establecido condiciones iniciales para el proceso. Algunas de estas actividades son:
• Recepción de la materia prima, Inspección y clasificación, Selección. Estas tareas pueden convertirse en una sola dado que se estableció inicialmente que la fruta con la que se trabajará será de 2ª por lo que desde la recepción ya esta clasificada y solo bastaría con realizar una inspección somera, sin perjudicar la calidad que se persigue del producto.
66
Referencia: Asignatura: Química de Alimentos. Ing. Raúl Colmeneros. Universidad del Claustro de Sor Juana. 2004. Apuntes de la materia. 67
• En cuanto al deshuesado, es posible automatizarla y al mismo tiempo separar la pulpa si se realiza con un molino. Eliminando la tarea de tamizar nuevamente la pulpa y pasando inmediatamente a la adición de los demás ingredientes.
Selección de maquinaria y equipo
Es importante señalar que se ha escogido la maquinaria en términos que sea útil para la elaboración de varios productos y presentaciones. Dentro de la maquinaria y equipo que se ha detectado como indispensable para el funcionamiento de la planta se tienen68:
¾ Báscula
¾ Tinas para lavado de la fruta
¾ Marmita de 130 kgs. (2)
¾ Molino (separador de pulpa y hueso)
¾ Mesa de extendido y cortado
¾ Mesa para elaboración de productos
¾ Mobiliario y equipo de oficina
A continuación, en la tabla 3.10 se muestra un análisis de los costos de cada maquinaria y equipo elegidos:
Maquinaria Capacidad Costo unitario
$
Costo Total $ Tina de acero inoxidable para lavado de la fruta 50 kgs. 6,600 6,600
Marmita eléctrica con tapa (2) 130 kgs. 65,000 130,000
Molino (separador de pulpa y hueso) 5 hp 159,300 159,300
Mesa de extendido y cortado 1x3 mts 2,000 2,000
Mesa para elaboración de productos 1,500 1,500
Tanque de gas 300 kg 3,300 3,300
Báscula 15 kgs. 3,300 3,300
Mobiliario y equipo de oficina 20,000
Camioneta de transporte de productos 35,000 35,000
Total de Inversión en Maquinaria 361,000
Tabla 3.10 Características de la Maquinaria necesaria para la generación de productos derivados de la guayaba.
Cálculo de la mano de obra necesaria
De acuerdo con la descripción anteriormente hecha del proceso de producción, se considera ocupar la siguiente mano de obra:
Encargado de la selección, limpieza, preparación de la fruta, cortado y empaquetado del producto
Operador de maquinaria: marmita, molino
Encargado de la elaboración de los detalles del producto final y almacenamiento en bodega
Los operarios de la maquinaria de la planta deberán contar con capacitación para manipular el equipo. En cuanto al mantenimiento que se deba aplicar al equipo de la planta, inicialmente se optará por utilizar el servicio externo del fabricante. Por lo que, se tiene contemplado inicialmente un costo de mantenimiento anual de $18,000.
Determinación de las áreas de trabajo necesarias
Del punto anterior, una vez detectada la mano de obra necesaria para el proceso de producción, se continúa con la determinación de las áreas de trabajo necesarias para el desempeño de las actividades, como se muestra en la siguiente tabla 3.11:
Á
Árreeaa DDeessccrriippcciióónn
Selección Área destinada a la recepción y selección de la fruta. Lavado y preparación de fruta Lugar destinado a la limpieza y preparación de la fruta.
Producción Área en donde se localizará el conjunto de máquinas para el proceso de preparación de la mezcla de guayaba: marmita, molino.
Extendido, enfriado y cortado Área en donde se localizará esencialmente la mesa de extendido y enfriado de la mezcla para su posterior corte.
Detallado del producto Área destinada para agregar los ingredientes necesarios y realizar la diversidad de productos.
Empaquetamiento Zona destinada al empaquetado de los productos y en donde a futuro se tiene destinado para el equipo de empaquetado.
Almacén Área de la planta dispuesta para el almacenamiento de la fruta y con la posibilidad de posteriormente instalar cámaras de frío para una mejor conservación de los productos.
Dirección General Área destinada a llevar la gestión y control de la planta y de sus recursos Sanitarios Área destinada para el aseo y necesidades sanitarias del personal que
opera en la planta.
Tabla 3.11 Áreas de Trabajo para la planta de producción de derivados de la guayaba.
Diagramas de proceso
A continuación se presenta la figura 3.17, con el diagrama de nivel cero o conocido como caja negra para iniciar con la descripción en diagramas del proceso de producción.
El proceso de transformación e industrialización de la guayaba es de tipo intermitente no continuo, establecido por la decisión de parar o disminuir la producción solamente en los meses de mayo, septiembre, octubre, noviembre, diciembre.
El siguiente diagrama de Casos de Uso69 esquematiza los principales actores que se encuentran dentro del proceso de producción de dulces de guayaba y las principales actividades del mismo proceso, tal y como se muestra en la figura 3.18. En el podemos observar como es el flujo de las actividades y en donde inicia y termina la tarea de cada persona involucrada en el proceso de industrialización de la guayaba en la planta.
69 Modificado del Diagrama de Casos de Uso. Dr. Leopoldo Galindo Soria. 2005 Materias primas Industrialización de la Guayaba Producto Final Guayaba Azúcar Pectina Ácido cítrico Opcional: Nuez, almendra, cajeta Ates Rollos Coscorrones Nivel cero Materias primas Industrialización de la Guayaba Producto Final Guayaba Azúcar Pectina Ácido cítrico Opcional: Nuez, almendra, cajeta Guayaba Azúcar Pectina Ácido cítrico Opcional: Nuez, almendra, cajeta Ates Rollos Coscorrones Nivel cero
Figura 3.17 Diagrama de proceso nivel cero para la transformación e industrialización de la guayaba.
Recepción de la Materia Prima Inspección y Clasificación Lavado Selección Deshuesado Escaldado Extracción y Refinación de la pulpa Adición de ingredientes y Concentración Moldeado Secado Empaquetado Almacenamiento Encargado del almacenamiento en bodega Operador de la marmita y del molino Encargado de la selección, limpieza y preparación de la fruta Proveedor de Materia prima Empaquetador del producto Encargado de la elaboración de los detalles del producto final Encargado del corte de la pasta
Recepción de la Materia Prima Inspección y Clasificación Lavado Selección Deshuesado Escaldado Extracción y Refinación de la pulpa Adición de ingredientes y Concentración Moldeado Secado Empaquetado Almacenamiento Encargado del almacenamiento en bodega Operador de la marmita y del molino Encargado de la selección, limpieza y preparación de la fruta Proveedor de Materia prima Empaquetador del producto Encargado de la elaboración de los detalles del producto final Encargado del corte de la pasta
Figura 3.18 Diagrama de casos de uso modificado para el proceso de producción de derivados de guayaba.
El siguiente diagrama (figura 3.19) esquematiza de forma más clara como es el flujo de las actividades en el proceso de producción:
Distribución de planta
De lo anteriormente planteado, de acuerdo con la distribución de la planta, respetando el flujo adecuado de las actividades, se concluye que el tamaño óptimo de la planta será de 180 m2, como se muestra en la figura 3.20. El costo de la obra civil para la construcción de dicha planta es de $50,000 aproximadamente.
Solicitud de materia prima
Recepción de la Materia Prima
Inspección y Clasificación Lavado Selección Deshuesado Escaldado Extracción y Refinación de la pulpa Adición de ingredientes y Concentración Vaciado en mesas de moldeado Secado Empaquetado Almacenamiento Venta La materia prima cumple
con las características deseadas Si No Devolución de la Materia Prima y Requisición de la Adecuada al proveedor La mezcla tiene la Concentración adecuada Si No 1 1 Todos aquellos residuos generados por la