DISEO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIN DE LECHE PASTEURIZADORA

Contenido

INTRODUCCIN3UBICACIN DE LA PLANTA5CAPACIDAD DE PRODUCCIN5DESCRIPCIN DEL PROCESO61.Recepcin62.Tamizado63.Descremado74.Pretratamiento trmico75.Almacenamiento86.Homogeneizacin87.Pasterizacin HTST88.Envasado99.Almacenamiento1010. Descremado1011. Almacenamiento de la crema1112. Procesamiento de la crema1113. Envasado de la crema12DIAGRAMA DE BLOQUES13EQUIPOS15DIAGRAMA DE FLUJO21DISTRIBUCIN DE LA PLANTA22Distribucin fsica23Distribucin elctrica24SERVICIOS AUXILIARES Y AREAS COMUNES26

INTRODUCCIN

La leche fresca, adems de sus cualidades nutritivas contiene microorganismos que la contaminan desde el momento que esta sale de la ubre y es manipulada para su almacenamiento, transporte y procesamiento. Estos microorganismos al encontrarse en un medio rico en nutrientes tienen las condiciones propicias para prosperar y aumentar su poblacin en detrimento de la calidad de la leche, comprometiendo incluso la salud del consumidor dado que algunos de estos microorganismos son patgenos. De esta manera, conforme transcurre el tiempo desde que la leche es extrada se inicia un proceso de Degradacin de la leche por parte de los microorganismos que sta contiene.

Dadas las distancias y tiempos que se deben manejar desde el momento en que se ordea la vaca hasta que la leche es consumida, es necesario someterla a un tratamiento para reducir su carga bacteriana, prolongando su tiempo de vida, dado que la simple refrigeracin no es suficiente.

La pasterizacin es el tratamiento trmico utilizado para aumentar la vida til de la leche reduciendo la poblacin microbiana a un nivel seguro de modo que el consumidor final pueda ingerir un producto de calidad dentro de un tiempo determinado. Adicionalmente, a travs de la pasterizacin se produce la desnaturalizacin de enzimas como la lipasa y fosfatasa cuya actividad afecta las cualidades naturales de leche.

Tradicionalmente la pasterizacin se ha realizado como una operacin por lotes tanques agitados y enchaquetados en los cuales un volumen de leche es calentado a una temperatura de 63C, mantenindose 30 minutos a esta temperatura, despus de los cuales se enfra hasta una temperatura inferior a los 6C en un lapso de alrededor 9 segundos. Existen sin embargo otros procesos continuos de pasterizacin - denominados de 'alta temperatura y corto tiempo' o HTST por sus siglas en ingls - realizados en intercambiadores de calor de doble tubo o de placas, en los que se eleva la temperatura de la leche a 72C y se mantiene durante 15 segundos, o se lleva hasta los 95C, enfrindose instantneamente. El choque trmico al que es sometida la leche elimina una gran proporcin de los microorganismos, incluyendo los patgenos, sin alterar significativamente sus cualidades organolpticas, razn por la cual el tiempo del tratamiento es limitado, evitando as la desnaturalizacin de las protenas. Por esta razn el tiempo de vida de la leche se prolonga pero no indefinidamente, ya que en las condiciones descritas no es posible eliminar el 100% de los microorganismos.

UBICACIN DE LA PLANTA

La ciudad de Villahermosa capital del estado de Tabasco, colinda con los municipios de Teapa, Jalapa, Macuspana, Centla, Nacajuca y Cunduacn. Dichos municipios cuentan con actividad ganadera y que sin embargo, an no han sido explotadas, sobre todo la industria lctea.

Por lo que se ha decidido ubicar el proyecto en La Villa Ocuiltzapotlnde la ciudad de Villahermosa, Carretera Villahermosa Frontera Km. 10. Adems, de que se cuenta con todos los servicios pblicos, la corta distancia de la materia prima a la planta, ampliaciones en los accesos vehiculares, CEDIS de supermercados, energa elctrica y agua potable suficiente y de pozo profundo, servicios fundamentales para la operacin.

CAPACIDAD DE PRODUCCIN

Estudiar la capacidad de la planta es necesario para toda empresa, todo esto con el fin de poder abarcar la mayor cantidad de demanda, optimizando las utilidades y a largo plazo contemplar la posibilidad de crecer o expandirse para poder aumentar su mercado y brindar un mejor servicio de calidad y satisfaccin de necesidades a la mayor parte de la poblacin consumidora del producto.

DESCRIPCIN DEL PROCESO

1. Recepcin La leche se transporta en camiones refrigerados desde el sitio de ordeo hacia la planta, donde se recibe en tanques agitados y se toman muestras para realizar anlisis fisicoqumico y microbiolgico. La leche recibida y aprobada para su procesamiento se bombea hacia las etapas de ajuste y almacenamiento.

2. TamizadoLa tubera que conduce la leche desde los tanques de recepcin hacia el pretratamiento trmico tiene instalado un tamiz, que consiste en una malla a travs de la cual pasa el lquido y se retienen algunos slidos como piedras o algunos pelos de la vaca que hayan podido caer a la leche desde el momento del ordeo hasta su transporte a la planta de procesamiento.

3. DescremadoEl descremado de la leche es un proceso de separacin por medio de una centrfuga de discos en la cual la partculas grasas, ms livianas, se separan de la fase acuosa de la leche, permitiendo no slo la produccin de leche descremada y semidescremada, sino tambin la estandarizacin de la leche entera, es decir el ajuste del contenido de grasas a un valor constante previamente establecido, dado que ste vara en la leche cruda. La crema separada se procesa independientemente de la leche para la produccin de crema de leche pasterizada.

4. Pretratamiento trmicoLa leche debe ser almacenada en silos antes de su procesamiento y para asegurar su calidad durante este periodo es preciso someterla a un pretratamiento trmico o pre pasterizacin en la cual se lleva la leche hasta una temperatura de 72C durante 15 segundos para luego ser enfriada y enviada a los silos.

5. AlmacenamientoLa leche pretratada y estandarizada se almacena en silos refrigerados de acero inoxidable de donde se surten las lneas de produccin de leche.

6. HomogeneizacinLa homogenizacin es un operacin en la cual se aumenta la presin de la leche y se le hace pasar a travs de vlvulas estrechas reduciendo y uniformizando el tamao de los glbulos grasos que sta contiene; de esta manera se obtiene una leche de mayor estabilidad, digestibilidad y mejor aspecto.

7. Pasterizacin HTSTLa pasterizacin HTST - Alta temperatura, corto tiempo - es un tratamiento trmico continuo al que se somete la leche para la reduccin de la poblacin microbiana - se estima que se elimina ms del 99.999% - y para inactivar algunas enzimas como las lipasas cuya actividad afecta la calidad de la leche. La pasterizacin se realiza en tres etapas: calentamiento, sostenimiento y enfriamiento, que en las operaciones HTST se realiza en un tiempo no mayor de 40 s, para evitar un deterioro de las cualidades organolpticas de la leche debido a las temperaturas relativamente altas. Especficamente para la leche, el tratamiento consiste en un calentamiento rpido - 9 s -, hasta una temperatura de 72C que se sostiene durante 15 s y se enfra inmediatamente hasta 4C en un tiempo aproximado de 9 s.

La pasterizacin HTST se realiza en intercambiadores de calor, de placas o de doble tubo, que se configuran para integrar los flujos de calor, aprovechando el calor de la leche que sale de la etapa de sostenimiento y que debe enfriarse para precalentar la leche cruda que ingresa al intercambiador. De esta manera es posible ahorrar energa aprovechando cerca de un 90% de la energa transferida a la leche.

8. EnvasadoLa leche tratada se enva a una mquina para su embotellado o empaque en cajas o bolsas, conservando condiciones aspticas para evitar la contaminacin del producto tratado. Los envases - botellas, cajas o bolsas - son esterilizados previamente con rayos ultravioleta para evitar que a travs de ellos se contamine la leche. Luego los envases con empacados en cajas y estibados para su almacenamiento en el cuarto fro y posterior transporte a los puntos de venta.

9. AlmacenamientoEl almacenamiento de la leche se realiza en cuartos fros en los cuales la temperatura de refrigeracin debe estar entre 2 a 5C sin sobrepasar los 6C. Es importante que en el momento de transportar la leche, la temperatura este por debajo de los 6C para conservar las propiedades de la leche y su tiempo de vida til.

10. DescremadoEl descremado de la leche es un proceso de separacin por medio de una centrfuga de discos en la cual la partculas grasas, ms livianas, se separan de la fase acuosa de la leche, permitiendo no slo la produccin de leche descremada y semidescremada, sino tambin la estandarizacin de la leche entera, es decir el ajuste del contenido de grasas a un valor constante previamente establecido, dado que ste vara en la leche cruda. La crema separada se procesa independientemente de la leche para la produccin de crema de leche pasterizada.

11. Almacenamiento de la cremaLa crema separada en la estandarizacin tambin se almacena antes de su ingreso a su respectivo proceso. El sitio de almacenamiento es un tanque de acero inoxidable refrigerado y provisto de un agitador mecnico.

12. Procesamiento de la cremaLa crema, al igual que la leche se debe procesar para garantizar su calidad hasta el momento de su consumo. El proceso de la crema incluye las operaciones de:

Desodorizacin: remocin de los cidos voltiles y otros compuestos que le confieren olor a la crema; se realiza en un columna al vaco.

Homogeneizacin: reduccin y homogeneizacin de las partculas grasas de la crema.

Pasterizacin HTST: en el caso de la crema el tratamiento trmico se realiza a 75C, sostenidos durante 15 s.

13. Envasado de la cremaLa crema de leche se envasa higinicamente en cajas previamente esterilizadas con rayos ultravioleta. Las cajas de crema se empacan en cajas de mayor tamao y se estiban para su almacenamiento en cuarto fro y su posterior transporte a los puntos de venta.

DIAGRAMA DE BLOQUESLeche crudaRecepcinTamizadoTratamiento trmicoDescremadoAlmacenamientoAlmacenamientoPrecalentamientoPrecalentamientoPasterizacin HTSTHomogeneizacinHomogeneizacinDesodorizacinEnfriamientoEnvasadoCrema de lechePasterizacin HTSTEnfriamientoEnvasadoLeche pasteurizadaRefrigeracin

Descripcin grfica del diagrama de bloques

EQUIPOS

P-0101 Bomba centrfuga

Las bombas son equipos que permiten impulsar fluidos incompresibles, lquidos, suspensiones lquidas, lechadas entre dos puntos distintos. Las bombas se utilizan cuando se requiere elevar un fluido, aumentar su presin o simplemente para transportarlo de un lugar a otro.

C-0101 Bomba de vaco

Es un equipo similar a un soplador bilobular pero conectado de forma invertida, de modo que succiona el aire o gas presente en recipientes o tuberas generando una presin de vaco en el interior del recipiente conectado a la succin.

CS-0101 Centrfuga

Las centrfugas son equipos que separan lquidos inmiscibles o suspensiones de partculas finas por accin de la fuerza centrfuga, en lugar de la fuerza de gravedad como es el caso de los decantadores. Estos equipos poseen una cavidad rotatoria sobre cuya pared externa son arrojadas las partculas slidas o del fluido ms denso por accin de la fuerza centrfuga, en tanto que el fluido menos denso se desplaza hacia la pared interna, contigua al eje de rotacin.

CR-0401 Cuarto Frio

La refrigeracin y la congelacin son mtodos que utilizan el descenso de temperatura para la conservacin de los alimentos o productos a almacenar; con lo que se busca inhibir el crecimiento de microorganismos que perjudiquen y disminuyan la calidad del producto, as como reducir considerablemente la mayora de las reacciones qumicas y metablicas del cuerpo a refrigerar o congelar.

V-0103 Desodorizador

Es una columna de acero inoxidable sometido a vaco en la cual se produce la volatilizacin de los cidos voltiles y otras sustancias causantes de los olores indeseables en la crema de leche cruda.

PL-0101 Estibadores

Son equipos que ordenan las presentaciones comerciales de los productos elaborados en unidades sobre estibas para su transporte y almacenamiento conocidos como pallets.

HM-0101 Homogeneizador

El homogeneizador es un equipo que consta de un sistema de bombeo de alta presin y una vlvula o juego de vlvulas que permiten la reduccin del tamao de las partculas coloidales grasas presentes en la leche, dndole la estabilidad requerida para las posteriores etapas de procesamiento.

E-0101 Intercambiador de calor de placas

Los intercambiadores de calor son equipos para transferir calor entre fluidos, ya sea para calentar, enfriar, evaporar o condensar un material de proceso aprovechando el estado energtico de un fluido de servicio o medio de transferencia de calor. El contacto entre el fluido de proceso y el medio de calentamiento puede ser directo como es el caso del calentamiento de agua por burbujeo de vapor que acta como medio de servicio o puede darse indirectamente a travs de una pared slida como es el caso de la mayora de equipos de intercambio de calor.

Los fluidos, de proceso y servicio, ingresan a travs de las boquillas de la placa fija, avanzando a travs de los conductos formados por los puertos de las placas alineados, accediendo alternadamente a los pasajes en stas. El calor se transfiere desde el fluido caliente hacia el fluido fro atravesando transversalmente las placas.

FL-0102 Llenadora de crema

Es una mquina para el empaque higinico de fluidos viscosos en cajas plastificadas y aluminizadas. Estas mquinas tambin cierran y tapan las cajas hermticamente para evitar la contaminacin del producto.

FL-0101 Llenadora de leche

Equipos para el envase de productos lquidos en recipientes plsticos, rgidos y flexibles, y de vidrio. Cuentan con una lmpara de rayos ultravioleta para la esterilizacin superficial del recipiente antes del llenado.

TK-0102 Silo de almacenamiento de leche

Es un tanque vertical con una chaqueta por la cual circula un refrigerante para mantener la leche almacenada a baja temperatura.

F-0101 Tamiz

Es un cartucho con una malla metlica instalada en el rea de recepcin de la leche para separar los elementos slidos como piedras o pelos que puede contener la leche. V-0101 Tanque de balance

Es un tanque cilndrico vertical con varios puertos de entrada en el cual se mezcla la leche cruda proveniente de los tanques de almacenamiento con una fraccin de la leche procesada con el fin de balancear y su contenido de crema y ajustar las variables de proceso del sistema de pasterizacin durante su periodo de arranque o inicio de operacin.

TK-0101 Tanque de recepcin

Tanque horizontal provisto de un agitador mecnico y una chaqueta de vapor para mezclar y refrigerar la leche inmediatamente esta llega a la planta.

DIAGRAMA DE FLUJO

DISTRIBUCIN DE LA PLANTA

El tipo de distribucin de la planta lctea es por productos y es aquella donde se disponen el equipo o los procesos de trabajo de acuerdo con los pasos progresivos necesarios para la fabricacin de nuestro producto final. La produccin tiende a ser por lotes y se adecua para grandes volmenes de produccin.

La distribucin fsica de la planta est diseada en un edificio de dos niveles distribuidos por zonas:

ZONA 1ZONA 2ZONA 3ZONA 4

Recepcin

Descremado

Pretratamiento

Almacenamiento

Homogeneizacin

Pasterizacin

Procesamiento de crema

Empaque

Zona 1: Donde se recibe la leche en tanques de mezcla, se tamiza y se toman muestras para analizar sus condiciones fisicoqumicas y microbiolgicas.

Zona 2: All se realiza la estandarizacin o el descremado de la leche, se trata trmicamente para evitar su degradacin mientras es procesada y se almacena en silos.

Zona 3: Es el rea donde se realiza el procesamiento de la leche y de la crema que consiste en su homogeneizacin, desodorizacin - en el caso de la crema - y pasterizacin.

Zona 4: En esta rea la leche y la crema se envasan higinicamente y se arman las unidades para su almacenamiento y transporte - estibado o paletizado.

Distribucin fsica

Distribucin elctrica

2-10

2-142-144-122-14

2-142-143-14

3-122-14

3-102-143-122-12

2-14

3-123-122-123-12

2-142-143-142-12

2-142-122-142-142-14

2-142-122-122-122-12

3-10

2-142-142-143-10

2-142-142-142-143-14

2-122-14

3-122-142-14

3-103-102-142-14

2-143-142-142-142-14

2-142-143-10

2-14

2-14

3-14

SERVICIOS AUXILIARES Y AREAS COMUNES

Los servicios auxiliares se refieren a las reas de una planta que son utilizados para propsitos diferentes a la fabricacin de lcteos. Estos servicios son necesarios para el funcionamiento de los procesos en la planta. Entre estos tenemos:

Uso del agua Aire comprimido Frigorfico Calderas para la generacin de vapor Instalacin elctrica Iluminacin

1. Uso del agua El suministro de agua bsico, dispone de dos bombas de pozo, las cuales se encargan de abastecer al consumo de la planta. El agua de pozo es distribuida y tratada a dos tanques cisternas. De los tanques se bombea al consumo total de la fbrica.

Una parte de este suministro es enviado a una planta de osmosis inversa presurizada por un par de bombas en paralelo, proporcionndole la presin de suministro requerida.El agua tratada es enviada a la Torre de enfriamiento, Calderas, etc. El resto del agua sin tratar, se utiliza para el lavado de camiones, limpieza en general de planta, cajones, alimentacin del banco de hielo y dems.

2. Aire comprimidoLa instalacin, cuenta con dos compresores, ubicado en el interior de la sala de compresores. El aire comprimido, luego de salir de los compresores se almacena en un tanque pulmn vertical, luego pasan a un equipo secador de tipo frigorfico y desde ste se alimenta a la caera de distribucin que recorre alimentando a los distintos consumidores.

En la planta se cuenta bsicamente con:

Compresor de Aire.- utiliza el aire del medio ambiente. Secador de aire.- Reduce la humedad del aire. Tanque pulmn.- tanque almacena aire comprimido, para luego ser distribuido por un sistema de tuberas, para el funcionamiento de las vlvulas (clster y otros).

3. FrigorficoLa produccin de fro para los consumos en la planta, est a cargo de tres compresores. El sistema de condensacin est integrado por cuatro condensadores tipo evaporativo y el sistema de acumulacin de fro consiste en un banco de hielo y un pre-enfriador en serie. Los principales componentes de una planta de enfriamiento son:

Vlvula de regulacin o expansin. Evaporador. Compresor. Condensador.

4. Calderas para la generacin de vaporLa generacin de vapor para la planta es llevada a cabo por dos generadores de vapor del tipo humo tubular. El combustible empleado para las calderas es lea. Los receptores de vapor son los equipos de proceso de produccin, sistema de limpieza, lavadora de cajones, calentadores de agua por mezcla para limpieza general de la planta y camiones.

5. Instalacin elctricaNuestra empresa compra la energa elctrica que necesita de la compaa distribuidora en forma de corriente de alto voltaje. Las industrias lecheras utilizan sus propios transformadores para convertir esta corriente al voltaje normal de operacin. Los transformadores estn emplazado cerca de los tableros de la planta; la salida de este transformador alimenta todos los equipos y mquinas de la planta.

6. IluminacinUn sistema de iluminacin ideal debe proveer el nivel apropiado de iluminacin con el mnimo consumo de energa elctrica y con una buena calidad visual. Un buen nivel de iluminacin en el ambiente laboral es importante ya que principalmente disminuye el riesgo de accidentes laborales y mejora la productividad de los empleados disminuyendo el cansancio visual y fsico.

Con respecto al uso de las reas comunes se consideran: Locker Oficinas administrativas

Baos Laboratorios de control de calidad

Comedores Servicios mdicos

Sala de juntas Tienda para venta de producto minorista

Almacn de equipos y servicios

Ubicacin de los servicios auxiliares en la planta:1. Uso del agua8. Baos

2. Aire comprimido9. Sala de juntas

3. Frigorfico10. Almacn de equipos y servicios

4. Calderas para la generacin de vapor11. Oficinas administrativas

5. Instalacin elctrica12. Laboratorio de calidad

6. Iluminacin13. Tienda para venta minorista

7. Vestuarios

5

3

2

13

7

4

11

1

9

12

6

8

10