Universidad de La Salle Universidad de La Salle

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Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería

2014

Propuesta de industrialización del proceso de elaboración del Propuesta de industrialización del proceso de elaboración del

vino de mango (Mangifera indica L.) a partir de la variedad vino de mango (Mangifera indica L.) a partir de la variedad

Tommy Atkins Tommy Atkins

Néstor Iván Rojas Bernal Universidad de La Salle, Bogotá

Santiago Valencia Rodríguez Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Rojas Bernal, N. I., & Valencia Rodríguez, S. (2014). Propuesta de industrialización del proceso de elaboración del vino de mango (Mangifera indica L.) a partir de la variedad Tommy Atkins. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/246

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1

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA

Programa Ingeniería de Alimentos

Propuesta de industrialización del proceso de elaboración del vino

de mango (Mangifera indica L.) a partir de la variedad Tommy

Atkins

Autores: Néstor Iván Rojas Bernal

Santiago Valencia Rodríguez

Dirigido por: Ing. Lena Prieto Contreras Msc.

Bogotá

2014

2

A mi madre Claudia y a mi abuelo James, por siempre invertir y creer en mí. A Erika por todo su

apoyo y paciencia.

Santiago

Dedico este trabajo a mis padres: Yolanda Bernal y Leonardo Rojas y mi hermana Eliana Rojas,

por ser un apoyo incondicional durante toda mi vida, confiar en mí y en las metas que me he

propuesto.

Néstor

3

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a:

Dios, quien hace todo esto posible.

James Valencia, Enólogo, por compartirnos sus conocimientos sobre la industria vinícola

a nivel mundial.

Lena Prieto, Ingeniera Química MSc, docente de la Universidad de La Salle, por su guía y

su confianza durante el desarrollo del trabajo de grado.

Los docentes del Programa de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de La Salle por

el acompañamiento, las enseñanzas y los conocimientos adquiridos durante nuestro

estudio de la carrera.

4

RESUMEN

La demanda de vino en Colombia está en aumento, pero la industria vitivinícola nacional no

cuenta con la infraestructura para satisfacerla, ni en capacidad ni calidad. La producción de vinos

es solo el 0,7% dentro de la industria de licores nacional. Tradicionalmente el vino se elabora de

uva, pero se ha podido obtener vino a partir de otras frutas, utilizando el proceso de vinificación

en blanco. En Colombia la producción de frutas tropicales se facilita por su ubicación geográfica

y climas; una de ellas es el mango, que en el año 2012 tuvo una producción de 311.920t y el 20%

correspondió al mango variedad Tommy Atkins. Su consumo es principalmente en fresco y la

trasformación en vino es una opción factible, pero la industria vitivinícola no cuenta con la

tecnología para producirlo y satisfacer la demanda nacional e internacional del mercado. Por esto

aparece la necesidad de una propuesta de una instalación industrial que cuente con la tecnología y

capacidad para producir vino de mango; la cual partirá de un diseño de planta y de un

dimensionamiento de equipos. El propósito de este trabajo de grado consistió en plantear una

solución competitiva a nivel tecnológico, en la elaboración de vino de frutas tropicales, así como

abrir la posibilidad de entrar al mercado internacional que exige altos estándares de calidad, y que

no se base en conocimientos empíricos sino bajo estructuras tecnológicas. Por lo tanto, se

determinó una capacidad de producción de 80.000kg/año en 2 campañas de 40.000kg; un área

total de la de 619,25m2 para el área productiva y 151,47 m

2 para la zona administrativa con un

flujo de proceso en U distribuido en un solo nivel de planta; un costo total de los equipos

dimensionados por $1.013.917.885,95 COP.

5

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

RESUMEN 4

GLOSARIO 11

INTRODUCCIÓN 12

1. MARCO DE REFERENCIA 15

1.1 MARCO TEÓRICO 15

1.1.1 MANGO VARIEDAD TOMMY ATKINS 15

1.1.2 PRODUCCIÓN DEL MANGO EN COLOMBIA 16

1.1.3 ELABORACIÓN DE VINO DE FRUTAS 18

1.1.4 ESTADO ACTUAL DE LA INDUSTRIA NACIONAL PRODUCTORA DE VINOS 24

1.1.5 INDUSTRIALIZACIÓN DE PROCESOS DE ELABORACIÓN DE VINOS 25

1.1.6 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 25

1.1.7 DISEÑO DE PLANTA 27

1.2 ESTADO DEL ARTE 29

1.3 MARCO LEGAL 32

2. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN 34

2.1 ESTADÍSTICAS OFICIALES DEL MERCADO DEL VINO EN COLOMBIA 34

2.2 ESTADISTICAS DEL MERCADO DEL VINO MUNDIAL 36

2.3 PROYECCIÓN DE ESTADISTICAS 38

2.4 CAPACIDAD DE PRODUCCION PARA EL VINO DE MANGO 40

2.5 CANTIDADES DE MATERIALES PARA EL PROCESO DE VINO DE MANGO 41

2.6 PRODUCCIÓN DE MANGO REQUERIDA 41

2.7 FICHA TECNICA DEL VINO DE MANGO 43

2.8 MERCADO POTENCIAL DEL VINO DE MANGO 43

3. DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 44

3.1 BALANCE DE MATERIA 46

3.2 BALANCE DE ENERGIA 47

3.3 CRONOGRAMA DE PRODUCCIÓN 48

3.4 EQUIPOS REQERIDOS Y CONDICIONES DE PROCESO 49

3.5 DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS REQUERIDOS 56

6

4. DISEÑO DE PLANTA 113

4.1 ORGANIGRAMA PROPUESTO 113

4.2 AREAS DE LA ZONA PRODUCTIVA 113

4.3 AREAS DE LA ZONA ADMINISTRATIVA 127

4.4 METODOS DE DISTRIBUCIÓN 129

4.5 PLANO DE LA PLANTA 133

4.6 DIAGRAMAS DEL FLUJO DE ELABORACION DEL VINO DE MANGO 133

4.7 ANALISIS DE PRINCIPIOS Y FACTORES DEL DISEÑO DE PLANTA 134

4.8 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE MAQUINARIA SELECCIONADA 142

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 144

REFERENCIAS 146

7

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla.1 Clasificación taxonómica del mango 15

Tabla.2 Composición nutricional del mango Tommy Atkins 16

Tabla.3 Producción de mango en Colombia por departamentos 17

Tabla.4 Listado de bodegas productoras de vinos de frutas en el mundo 31

Tabla.5 Importaciones de Vino anuales según partida arancelaria 35

Tabla.6 Información de importaciones de vino y pronósticos del año 2008 a 2019 39

Tabla.7 Ficha técnica del vino de mango 43

Tabla.8 Resumen de balance de materia para el proceso de vino de mango/campaña 46

Tabla.9 Resumen del balance de energía para el proceso de vino de mango/campaña 47

Tabla.10 Organización del cronograma de producción 49

Tabla.11 Condiciones para el proceso de vino de mango 56

Tabla.12 Ficha técnica de la báscula seleccionada 59

Tabla.13 Ficha técnica de la mesa de selección 63

Tabla.14 Ficha técnica del cuarto frio seleccionado 65

Tabla.15 Ficha técnica del equipo frio seleccionado 67

Tabla.16 Ficha técnica de la despulpadora seleccionada 71

Tabla.17 Necesidades de tubería entre los procesos 72

Tabla.18 Ficha técnica de tubería fija 75

Tabla.19 Ficha técnica de tubería flexible 75

Tabla.20 Ficha técnica de la bomba seleccionada 77

Tabla.21 Ficha técnica de la bomba seleccionada 78

Tabla.22 Ficha técnica del intercambiador de calor 80

Tabla.23 Ficha técnica del criomacerador 82

Tabla.24 Ficha técnica de la prensa seleccionada 85

Tabla.25 Ficha técnica del elevador de cangilones seleccionado 86

Tabla.26 Ficha técnica del dosificador seleccionado 89

8

Tabla.27 Ficha técnica del tanque con patas seleccionado 92

Tabla.28 Ficha técnica del tanque siempre lleno seleccionado 93

Tabla.29 Ficha técnica de la centrifuga seleccionada 95

Tabla.30 Ficha técnica del filtro de placas seleccionado 100

Tabla.31 Ficha técnica del sistema de microfiltración seleccionado 102

Tabla.32 Ficha técnica del tanque isotermo de estabilización 105

Tabla.33 Ficha técnica del enjuagado-llenado-taponado seleccionado 108

Tabla.34 ficha técnica del distribuidor de capsulas seleccionado 109

Tabla.35 Ficha técnica de la etiquetadora seleccionada 110

Tabla.36 Ficha técnica de la precintadora para cajas seleccionada 111

Tabla.37 Costos de máquinas 142

9

LISTA DE FIGURAS

pág.

Fig.1 Distribución nacional de variedades de mango 18

Fig.2 Etapas del proceso de elaboración de vino de mango 20

Fig.3 Importaciones de vino a Colombia 2008-2013 34

Fig.4 Producción de vino de los mayores países productores de vino 2000-2012 36

Fig.5 Consumo de vino de los principales países consumidores de vino 2000-2012 37

Fig.6 Mercado mundial del vino en euros y litros 2000-2012 38

Fig.7 Comportamiento de las importaciones según pronósticos 2008-2019 39

Fig.8 Proceso industrializado de producción de vino de mango con cantidades de materiales 42

Fig.9 Organigrama propuesto 113

Fig.10 Matriz de relaciones para las actividades de la planta 127

Fig.11 Diagrama de relaciones para las actividades de la planta 128

Fig. 12. Plano de la planta de elaboración de vino de mango 133

10

LISTA DE ANEXOS

pág.

Anexo.1 Encuesta aplicada al mercado potencial 150

Anexo.2 Balance de materia del proceso de elaboración del vino de mango 156

Anexo.3 balance de energía del proceso de elaboración del vino de mango 159

Anexo.4 Cálculos del dimensionamiento de equipos 171

Anexo.5 Diagramas del diseño de planta 181

11

GLOSARIO

Vino de frutas. Producto obtenido por la fermentación alcohólica normal de mostos de frutas

frescas y sanas o del mosto concentrado de las mismas, que ha sido sometido a las mismas

prácticas de elaboración que los vinos de uva.

Mosto. Todo sustrato fermentable obtenido a partir de frutas, cereales o de otros productos

naturales, ricos en carbohidratos susceptibles de transformarse en etanol mediante procesos

fisicoquímicos o bioquímicos. Se le designará por la frase “mosto de...” seguida del nombre de la

fruta o sustancia de la cual proviene.

Enología. Del gr. οἶνος, vino, y –logía, es una ciencia multidisciplinar que se encarga de estudiar

la elaboración de los vinos, apoyada en la viticultura, la física, la química y la microbiología.

Industria vitivinícola. Conjunto de procesos y actividades relacionadas con el cultivo de la vid

(u otras frutas) y su posterior transformación en vino, a escala industrial.

Industrialización. Es el proceso mediante el cual una actividad económica basada en la

agricultura se convierte en una actividad industrial a gran escala. Se reemplaza la mano de obra

por maquinaria, los conocimientos empíricos por conocimientos científicos además de la

aplicación de conceptos tecnológicos en el proceso.

Manguimia. Es la recolección o cosecha del mango para la producción de vino.

12

INTRODUCCIÓN

En Colombia, el mango es una de las frutas más consumidas en fresco. Su producción para el año

2012 fue de 311.920 toneladas, de las cuales un 20% correspondió a la variedad Tommy Atkins.

Pero debido a malas prácticas en el manejo postcosecha se pierde cerca de un 30% de la

producción. Esto, sumado a los bajos precios de la fruta en fresco, hace necesario la búsqueda de

alternativas que permitan solucionar la problemática mencionada, como la transformación de la

fruta dándole un valor agregado.

Paralelamente, el consumo de vinos en Colombia, ha aumentado drásticamente en un 61% en los

últimos 5 años. Tanto así, que el grupo Éxito afirmó que sus ventas de vinos del año 2012

alcanzaron los 100.000 millones de pesos. De ahí que Colombia esté siendo observada como un

mercado emergente para los vinos de gama media y alta, por los grandes productores europeos.

Pero la industria vitivinícola nacional no está preparada para competir con los vinos que vendrán

del exterior ni en calidad ni tecnología. En Colombia el 59% del vino consumido es de origen

chileno, luego sigue el vino de Argentina con 25% y finalmente el vino de España con 7%.

Además son pocas las industrias que poseen sus propios viñedos, debido al alto costo que

suponen y las condiciones edafológicas y climáticas de algunas zonas del país.

En lo que se refiere a producción de vinos de frutas tropicales, ninguna empresa ni persona

natural de las que se encuentran listadas por el Superintendencia Nacional de Salud declara en la

producción anual la elaboración y/o venta de vinos de frutas por lo que no se posee información

oficial de bodegas registradas dedicadas a la producción de estos vinos.

Es por esto que entre las diferentes transformaciones posibles para el mango, la producción de

vino es la más adecuada, por ser una estrategia para reducir las pérdidas postcosecha, además de

regular el mercado en épocas de sobreproducción, un producto final novedoso con alto valor

agregado y la extensión de su vida útil.

13

De acuerdo a los antecedentes expuestos anteriormente, sí se elaborara una propuesta de

industrialización para el proceso de producción de vinos de frutas tropicales en Colombia, hasta

ahora artesanal, y se contara con la tecnología y las especificaciones para su elaboración,

¿contribuiría a la industria vitivinícola nacional la producción tecnificada de vino de mango y a

gran escala con características y calidad necesarias para entrar a competir en los mercados

nacionales e internacionales?

La problemática expuesta hace pertinente la elaboración de la presente propuesta de

industrialización para la elaboración a gran escala del vino de mango, con tecnologías más

avanzadas que las que presenta el sector actualmente para poder producir un vino de excelente

calidad y con las características necesarias para competir con los vinos de los grandes

productores en el mercado nacional e internacional.

Por ser esta una propuesta de industrialización, la cual se realizará con información de empresas

y de investigadores, donde se establecen las variables y condiciones del proceso, no se elaborará

el vino de mango experimentalmente, y debido a la extensión del trabajo no se realizará el estudio

económico completo solamente se tendrán en cuenta los costos de los equipos dimensionados, la

parte restante puede ser comprendida por un trabajo de grado posterior.

14

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Proponer el dimensionamiento de los equipos y el diseño de planta para industrializar el proceso

de elaboración del vino de mango (Mangifera indica L.) a partir de la variedad Tommy Atkins.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Establecer los requerimientos de las actividades productivas y la capacidad de producción

del vino de mango con la variedad Tommy Atkins según estudios previos de su

elaboración.

Dimensionar los equipos de las operaciones unitarias del proceso documentado para su

selección técnica de acuerdo a la capacidad establecida.

Realizar la distribución de las instalaciones industriales que incluya la zona productiva de

la elaboración del vino de frutas.

15

1. MARCO DE REFERENCIA

1.1 MARCO TEÓRICO

Para el desarrollo de este trabajo de grado se consideran los lineamientos teóricos que se

presentan a continuación.

1.1.1 Mango variedad Tommy Atkins. El mango (Mangifera indica L.) es una fruta que tiene

sus orígenes en la región comprendida por los países de India y Birmania, hace más de 4000

años, según registran algunas escrituras sagradas hindúes, aunque algunos expertos afirman que

su domesticación sucedió hace unos 6000 años (Mora, Gamboa, y Elizondo, 2002). En la tabla 1

se observa la actual clasificación taxonómica del mango.

Tabla 1. Clasificación taxonómica del mango

Reino Vegetal

Clase Dicotiledóneas

Subclase Rosidae

Orden Sapindales

Suborden Anacardiineae

Familia Anacardiaceae

Género Mangifera

Especie Indica

Fuente: Mora et al., 2002

Su cultivo está restringido a climas cálidos y tropicales por su alta sensibilidad al frio, por esta

razón se cultiva principalmente en zonas tropicales como India, las islas del pacifico sur,

Suramérica, Israel, Islas del Caribe, algunas regiones de los Estados Unidos y de España

(Sergent, 1999). En cuanto a la variedad Tommy Atkins, Sergent (1999) describe al fruto como

un ovoide con base aplanada, de color rojo púrpura, piel lisa y gruesa con pequeñas lenticelas

blanquecinas. El peso de los frutos oscila entre 450 y 700 g con un promedio de 570 g/fruto. La

pulpa es firme, de color amirillo mate, poco jugosa y baja en fibra, de moderada dulzura y aroma,

16

además esta representa el 63% del peso del fruto lo que sitúa a esta variedad entre las de mas

rendimiento junto a la variedad Keitt. La composicion nutricional del mango variedad Tommy

Atkins se muestra en la tabla 2.

Tabla 2. Composición nutricional del mango Tommy Atkins

COMPOSICIÓN

Todos los datos representan el contenido por 100g de parte

comestible

404-Mango Tommy Atkins, maduro, Tommy Atkins

COMPONENTE CANTIDAD

Humedad 52,60g

Energía 59 kcal – 247 kJ

Proteínas 0,40g

Lípidos 0,10g

Carbohidratos Totales 14,20g

Fuente: Insitituto Colombiano de Bienestar Familiar (S.F.)

La variedad Tommy Atkins tiene su origen en el Estado de La Florida, Estados Unidos, derivado

de una semilla sembrada de la variedad Haden en el año de 1922. Los primeros frutos

comerciales se dieron a principios de la década de los años 40 y al final de esta se propagó

comercialmente (Sergent, 1999).

1.1.2 Producción del mango en Colombia. El mango llegó a Colombia en la época de la

colonia, probablemente en los siglos XVII y XVIII, traído por los españoles desde México y

Brasil, donde llegó de la mano de los conquistadores portugueses. Desde ese momento se

distribuyó principalmente por las zonas cálidas del país. Es importante mencionar lo relevante

que es el cultivo del mango para Colombia, debido a su alta aceptacion entre los consumidores,

su rentabilidad y las amplias zonas que existen para su producción (Jaramillo, 2007 citado por

Bonilla et al., 2010).

En cuanto a las variedades cultivadas, se pueden identificar dos grandes grupos, las variedades

criollas y las variedades mejoradas. Del primer grupo la mayoría de la produccion está destinada

para la agroindustria y pertenecen las variedades Azúcar, Hilacha, Albania, Mariquita, entre

17

otros. Entre las variedades mejoradas se destacan Tommy Atkins, Keitt y Filipino que se

distribuyen para consumo en fresco (Tafur y Toro, 2006 citado por Bonilla et al., 2010). En el

informe del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (MADR), Bonilla (2010) afirma que

solo el 26,6% de las hectáreas cultivadas en Colombia son de las variedades mejoradas. Con

respecto a la distribución y manejo del mango, en Colombia el MADR decidió implementar el

sistema de Cadenas productivas, para que estas tengan el manejo de todo el proceso productivo

de los diferentes productos agrícolas. Por esta razón se aborda el estudio de la produccion de

mango en el país por medio del análisis de la Cadena Productiva del Mango en Colombia.

El Consejo Nacional del Mango (CNM), que está ligado directamente a la existencia de la

cadena, fue fundado el 10 de Junio de 2009 con el fin de identificar y fortalecer estrategias

conjuntas entre el sector público y privado para posicionar el mango en los mercados nacionales e

internacionales (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2008). El CNM se divide en 4

sectores por región, Caribe, Centro, Occidente y Pacífico, y reporta que en la Cadena Nacional

del Mango participan 11 departamentos, 454 productores, 8 agroindustrias, 10 entidades de

apoyo y 68 comerciantes/exportadores (Alvarado, 2012). Para el año 2012, Colombia registró

23.624 hectáreas cultivadas de mango, con una producción de 311.920 t teniendo así un

rendimiento promedio de 12,1 t/ha. Los departamentos con mayor producción se muestran en la

tabla 3.

Tabla 3. Producción de mango en Colombia por departamentos

DEPARTAMENTO % DE PARTICIPACIÓN

Cundinamarca 39

Tolima 21

Antioquia 10

Magdalena 10

Bolívar 6

Fuente: Alvarado, 2012

18

En cuanto a la producción de las diferentes variedades de mango, lidera el mango Hilacha con un

39%, mango Tommy Atkins con 20%, mango Keitt y mango Yulima, ambos con 10%, mango De

Azúcar con 5%, mango Filipino con 3% y finalmente mango Kent y mango Vallenato, ambos

con 1% (Encuesta Productores 2011 citado por Alvarado, 2012). Los datos se encuentran

compilados en la figura 1.

Figura 1. Distribucion nacional de Variedades de mango

Fuente: Alvarado, 2012

Los períodos de cosecha de mango en el país están divididos en dos grupos, el primero abarca de

Abril hasta Agosto con el punto más alto en Junio y el segundo que comprende los meses de

Noviembre, Diciembre y Enero (Corpoica, 2011 citado por Alvarado, 2012).

1.1.3 Elaboración de vino de frutas. Aunque la palabra vino está definida como el producto

de la fermentación de la uva, tecnológicamente hablando no hay nada que impida la obtención de

un producto de características similares utilizando otras frutas. Es por eso que en diferentes países

se elaboran vinos de frutas, que siguen el mismo proceso de elaboración que el vino de uva pero

se elaboran a partir del mosto de la fruta escogida, en Colombia está definido por la NTC 708. La

19

elaboración de estos vinos de fruta se da en todo el mundo, especialmente en los países cuyos

climas y terrenos no son aptos para el cultivo y desarrollo de la vid, pero sí de otras frutas. Este es

el caso de los países ubicados en Suramérica, Centroamérica, las islas del pacifico sur, Sur de

África y el Sudeste de Asia (India) (Páramo y Peck, 2006).

Pero no todas las frutas que se pueden encontrar en estas zonas son aptas para la elaboración de

vino, por eso se definen algunas características que debe poseer la fruta para la fermentación:

deben ser frutas con aroma y sabor agradable, dulces y con un contenido de azúcar que permita la

producción de los niveles de alcohol necesarios. También deben ser frutas con contenido de agua

abundante para mejorar el rendimiento y su acidez no debe ser alta para permitir el desarrollo de

las levaduras en el proceso fermentativo (Kolb, 2002 citado por Padín, Goitia, Hernández, y Leal,

2012). Se han encontrado registros en la literatura acerca de la elaboracion de vino a partir de

mango (Valencia, 1991 ; Pino y Queris, 2011), melón (Padín, Goitia, Hernández, y Leal, 2012),

banano, pitaya, granadilla, piña, calala (Páramo y Peck, 2006), papaya (Li, Chan, Yu, Curran, y

Liu, 2011), manzana, pera, naranja y sandía (Aguilar y Hernandez, 2006). El proceso de

elaboración de estos vinos emplea operaciones unitarias y condiciones similares al proceso de

vinificación en blanco, debido a que el producto que se busca obtener es similar al vino blanco de

uva en sus caracteristicas sensoriales y fisicoquimicas.

En la figura 2 se muestra el proceso de vinificación para vino de mango, según las condiciones y

procesos de Valencia (1991) y Alonso (2011). Este proceso comprende las siguientes

actividades:

Recibo. Esta es la primera fase del proceso, en ella es donde el mango llega en las

canastillas traidas por los camiones, estas son descargadas e inspeccionadas, revisando su

buen estado, su limpieza y que solo contengan mango, de igual forma los mangos son

puestos a disposición del personal de selección

Selección. Luego de que los mangos son recibidos se colocan sobre bandas

transportadoras, las cuales llevarán la fruta hasta su proxima estación, pero durante el

20

recorrido de esta, se encuantran operarios a los costados de las bandas para seleccionar el

mango, de acuerdo a su grado de maduración, tamaño y si tienen daños o defectos fisicos.

Figura 2. Etapas del proceso de elaboracion de vino de mango

Recibo

Selección

Limpieza

Despulpado

Enfriamiento

Criomaceración

Prensado

Desfangado

Centrifugado

Fermentacíon

Filtración

Estabilización

Embotellado

Fuente: elaboración propia

Limpieza. Se realiza una limpieza superficial, esta se elabora al mismo tiempo que la

selección, donde los operarios van retirando palos, hojas o cualquier tipo de material

extraño ajeno al proceso de elaboración del vino de mango.

21

Despulpado. El mango se introduce a la despulpadora, la cual se encarga de sacar el

máximo provecho de la fruta, arrojando por un lado la pulpa de mango, la cual va a ser la

que continue con el proceso, y como subproductos salen las cáscaras junto con las

semillas, sin embargo las cáscaras, serán empleadas en la etapa de criomaceración.

Enfriamiento. La pulpa es pasada por un intercambiador de calor, el cual se encarga de

retirarle calor a la misma, para bajarla a una temperatura que oscile entre los 5° y 8° C,

con el fin de preservar las caracteristicas organolepticas y evitar la oxidación de la pulpa.

Criomaceración. En esta fase del proceso, la pulpa se pone en contacto directo las

cáscaras y es sometido a una maceración por periodos de 12 a 24 horas. Esto se realiza

con el fin de extraer la mayor cantidad de compuestos aromáticos que se encuentran en la

cáscara, que caracterizan el aroma de las frutas para que estén presentes en el producto

final. La pulpa se mantiene en temperaturas entre 5 y 8 °C, esto con el fin de evitar la

oxidacion que promueve la aparicion de compuestos aromaticos astringentes y vegetales.

(Suárez e Iñigo, 2004)

Prensado. Se somete a la mezcla de la pulpa y cáscaras a un proceso de extracción

mediante prensado, obteniendo la mayor cantidad de mosto y separando las cáscaras. La

presión empleada debe ser la minima posible y tambien evitar el movimiento y friccion

excesivos en el proceso para evitar aumentos de temperatura en el mosto extraido.

Desfangado. Mediante separacion por acción de la gravedad, el mosto se limpia y se

reducen los solidos presentes. Este proceso se acompaña con la adicion de enzimas

pectoliticas y bentonita para clarificar el mosto y obtener la mayor cantidad de fangos

para separar.

Centrifugado. El mosto extraido pasa a un proceso de separación por centrifugado,

necesario para disminuir la densidad y turbidez del mosto, que en algunas frutas tropicales

como el mango es superior al mosto de uva. La fuerza centrifuga lleva las particulas de

22

más peso hacia el exterior del equipo y se obtiene un mosto menos denso con niveles que

permitan obtener un vino sin impurezas con una turbidez entre 50 – 200 NTU, además

que demanda menos potencia en las bombas.

Fermentación. Es un proceso clave en la transformacion de mosto en vino, donde los

azucares presentes son transformados en alcohol y dióxido de carbono por la acción de las

levaduras. Además se producen metabolitos secundarios que son las sustancias que le dan

los aromas y sabores caracteristicos del vino. Para una fermentacion exitosa ademas de las

condiciones de temperatura y tiempo se deben controlar las cantidades de nutrientes

disponibles para tener una accion de la levadura completa y constante durante el perido de

fermentación. En algunas ocasiones, debido a la clarificacion de los mostos, es necesario

agregar aditivos de fermentacion, especialmente para enriquecer el mosto en sustancias

nitrogenadas (Suárez e Iñigo, 2004).

Filtración. El paso del mosto fermentado a través de membranas porosas consigue

separar la fase liquida de la fase solida. Este proceso le da limpidez al vino, aunque no

garantiza una estabilidad total. La eficiencia de la separación esta relacionada

directamente con las caracteristicas del flujo y el material filtrante utilizado. El metodo

más utilizado es la filtracion tangencial debido a que reduce a un solo paso el proceso y

reduce costos y tiempos.

Estabilización. Esta técnica busca dar estabilidad al vino, frente a las precipitaciones de

caractér tartarico, puesto que despues de los procesos de filtración es la única

precipitación que se puede presentar en el futuro almacenamiento del vino. El acido

tartarico se insolubiliza y forma cristales en presencia de iones de calcio y potasio, junto

con temperaturas de refrigeración. Se puede someter a un proceso quimico de adicion de

coloides, o un enfriamiento del vino para acelerar la precipitacion y retirar los cristales

formados.

Embotellado. Comprende todas las operaciones necesarias para el acondicionamiento

comercial del vino, que contiene las maquinas conocidas como linea de embotellado. El

despaletizado de botellas, lavado de botellas, llenado de vino, taponado de botellas,

23

distribucion y alisado de cápsulas, etiquetado, formado de cajas, llenado de cajas, y

paletizado de cajas hacen parte del proceso de embotellado. Normalmente, no se

embotella todo el vino apenas se produce sino que se embotella de acuerdo a las

necesidades comerciales de la bodega.

El proceso de elaboración del vino requiere de materias auxiliares que se explican a continuación.

El anhídrido sulfuroso (SO2) es un gas producido por la combustión del azufre en el aire, siendo

empleado desde la época de los romanos, como desinfectante e higienizante de bodegas y envases

de vino, en la actualidad se utiliza, generalmente, en las operaciones pre-fermentativas de las

vendimias. Tiene un gran número de propiedades, siendo a día de hoy difícil su sustitución, las

ventajas del sulfuroso superan ampliamente a las desventajas, haciendo de él un instrumento

indispensable en la tecnología de elaboración y conservación de vinos. Entre las ventajas se

encuentra la actividad antioxidante, actividad bactericida frente a bacterias lácticas y acéticas,

selección natural de levaduras y efecto clarificante entre otros (Alonso, 2011).

Otro material auxiliar son los agentes clarificantes. Entre los más usados en la enología está la

bentonita, que se utiliza para facilitar el proceso de desfangado mejorando la precipitación de los

fangos para llevar al mosto a la turbidez deseada. Estas sustancias también le dan estabilidad al

vino, protegiéndolo de alteraciones como la quiebra cúprica haciendo precipitar los precursores

de este efecto, como el sulfuroso coloidal. Además de la bentonita, se pueden utilizar agentes

clarificantes como gel de sílice, albúmina de huevo, los taninos, proteínas vegetales, alginatos y

gelatinas (Alonso, 2011).

Adicional a los agentes clarificantes, las enzimas pectolíticas también son de gran importancia

para el desfangado, pues aceleran la caída de los sólidos en suspensión, como lo afirma Alonso

(2011). Las enzimas pectolíticas degradan por hidrólisis las sustancias pécticas del mosto que se

comportan como coloides protectores e impiden o dificultan la caída de las partículas en

suspensión del mosto.

24

También se encuentran las levaduras, indispensables para el proceso de elaboración de un vino.

La cantidad de levaduras silvestres fermentativas presentes en la fruta no es suficiente para iniciar

el proceso por lo que se agregan levaduras, usualmente en polvo (Levadura Seca Activa LSA), o

si se ha realizado investigación previa se seleccionan del banco de levaduras de la bodega. La

especie Saccharomyces cerevisiae es la más utilizada (Suarez e Iñigo, 2004). Las levaduras son

responsables de la composición final del vino y sus características organolépticas, es por esto que

es recomendable tener la investigación previa para así añadir las adecuadas del banco de

levaduras; con la adición de las mismas los azúcares del mosto son metabolizados en alcohol y

CO2.

Para el proceso de fermentación también es necesario además de levadura, añadir aditivos ricos

en nutrientes puesto que en los procesos de desfangado y centrifugado se pierde gran cantidad de

material nitrogenado propio del mosto, necesario para el crecimiento de las levaduras y el

desarrollo de la fermentación. El fosfato diamónico en cristales es utilizado para proveer al medio

el ion amonio, que es fácilmente asimilado por las levaduras. Otros aditivos utilizados son

biotina, piridoxina, tiamina, entre otros, para evitar paradas de fermentación (González, 2010).

De igual forma, otra materia auxiliar es el bitrartato de potasio, indispensable para el proceso de

estabilización tartárica, anteriormente descrito, pues son los cristales de bitartrato los precursores

de la cristalización de los tartratos propios del vino; se utilizan en una dosis de 4 a 5 g/l

(González, 2010).

1.1.4 Estado actual de la industria nacional productora de vinos. En Colombia la industria

vitivinícola junto con la cervecera son las únicas excluidas del monopolio de licores del estado,

legitimado por el Artículo 336 de la Constitución Nacional y el Artículo 123 de la Ley 1222 de

1986. Esto es debido a que solo pertenecen al monopolio, las empresas productoras de bebidas

alcohólicas destiladas. Por eso, es probable que esto esté relacionado con la mínima participación

de la industria vitivinícola en la industria de licores de Colombia, con tan solo un 0,7% (ICEX,

2012).

25

Según la Super Intendencia de Salud en su informe de Agosto de 2007, en Colombia se

encuentran registrados 145 productores de vino, aperitivos y similares. Las empresas productoras

más grandes son Vinos de la Corte, Bodegas del Rhin, Enalia Ltda, Covinal Ltda, Bodegas de

Mosela, Casa Grajales y Bodegas Santalucia. Estos se encuentran en el grupo que registra mas de

500.000 unidades al año (Superintendencia Nacional de Salud, 2007)

Actualmente existen viñedos en la zona de la Unión, Valle del Cauca, propiedad de Casa Grajales

S.A donde se siembran variedades como Chardonnay y Semillón (Casa Grajales, 2012). También

existen viñedos en Villa de Leyva, Boyacá, propiedad de la Bodega Marqués de Villa de Leyva,

donde se siembran las variedades Cabernet Sauvignon, Chardonnay y Sauvignon Blanc (ICEX,

2012). De igual manera, en el Municipio de Nobsa, Boyacá se encuentra la Bodega Marqués de

Puntalarga, que maneja las variedades de Riesling, Pinot Noir y cruzamientos de Riesling y

Silvaner (Bodega Marqués de Puntalarga, 2014).

1.1.5 Industrialización de procesos de elaboración de vinos. La vinificación ha estado

siempre íntimamente vinculada a las actividades agrarias, durante siglos los propios viticultores

efectuaron la primera transformación de la uva en vino (Pan-Montojo 2006). No todos los

cultivos de uva eran destinados para el vino, tampoco todos los vinicultores producían todas sus

cosechas en vino, aunque algunos compraban la vendimia de otros agricultores para dedicarse

netamente a la producción del vino.

Sin embargo la producción de vino se separó un poco del cultivo de las viñas como lo señala Pan-

Montojo (2006), a pesar que la vitivinicultura era una actividad relativamente integrada se

hablaba de un cierto grado de separación entre el cultivo de las viñas y la vinificación. Esa

separación inicial resultó clave en el proceso de industrialización de la vinicultura, porque al

igual que ocurrió en otros sectores de la industria, los medianos y grandes propietarios, los

comerciantes y, finalmente, los viñateros agrupados en cooperativas fueron los protagonistas de

esta separación.

Fue hacía el siglo XVIII y comienzos del XIX en pleno auge de la revolución industrial que se

presentó la industrialización del vino debido a que se construyeron bodegas para la producción de

26

este y fue en ellas que se reflejó una alta tecnología en los equipos que se usaban en la

elaboración del vino. No solo en Europa sino también en América, como lo menciona Bouret

(2009).

1.1.6 Dimensionamiento de equipos. En todo proyecto de ingeniería como lo menciona

Brochen (1990), el diseño es un factor que juega gran importancia, puesto que más allá de dar

solución a ciertas exigencias, define la viabilidad (tanto técnica como económica) y confiabilidad

de dicho diseño; no siendo ajena a esto la industria y los procesos que en esta intervienen. En

dichos procesos la selección de la maquinaria es una etapa especialmente delicada, donde entran

en juego el manejo de variables físicas o químicas (dependiendo del proceso) que al ser

cuantificadas delimitan los requerimientos mínimos que deben cumplir los equipos para

garantizar la efectividad y seguridad del proceso.

Antes de proceder al dimensionamiento de los equipos de un proceso industrial, es importante

tener presente los siguientes pasos que se explican a continuación (Ulrich, 1990 citado en Prieto,

2010).

Paso 1. Definición del proceso industrial. Es importante conocer de forma precisa cómo

se realizan las actividades del proceso, como: operaciones, controles, transportes,

almacenamientos, demoras y combinadas. En esta comprensión se aclaran las variables

que afectan la actividad (temperatura, presión, humedad, pH, entre otras) y qué cambios

se efectúan sobre el material.

Paso 2. Documentación del proceso industrial. Una vez clara la información sobre el

proceso, se consigna a través de diagramas de flujo, los cuales pueden ser de diversos

tipos pero se seleccionan los que muestran los cambios de los materiales y los equipos del

proceso. En este caso son: diagramas de flujo de bloques y de símbolos de equipos o

maquinas.

Paso 3. Balances de materia y de energía. Al precisar la información del proceso

industrial, es primordial determinar la capacidad de producción, de la cual parte el tamaño

27

futuro de los equipos del proceso. Esta capacidad aparece debido a necesidades de

crecimiento de una empresa existente o a cubrimientos de mercados insatisfechos para

incursionar con productos conocidos o desarrollados después de investigar a los

consumidores. Y es así como definida la capacidad de producción por: hora, turno, día,

semana, mes y año; tanto para cada equipo como para el proceso en general, se procede a

realizar los cálculos de los balances de materia y de energía para registrar su resumen al

diagrama de flujo con símbolos de equipos y así completarlo.

Paso 4. Dimensionamiento de equipos. Este consiste en especificar las características de

cada equipo de una manera rápida para detallarlos después frente a proveedores o

fabricantes; es decir, para seleccionarlos o diseñarlos, respectivamente.

Paso 5. Análisis económico. También le interesa a las empresas los costos de inversión

de los equipos dimensionados, por lo tanto, establecer el valor del dinero en el tiempo, la

recuperación de la inversión y la rentabilidad del proyecto; se convierten en puntos

atractivos para el dimensionamiento de equipos. Y otro aspecto a tener en cuenta, es que

algunas veces, será necesario reevaluar los equipos definidos sí las inversiones no son

aprobadas y entonces el dimensionamiento comenzará de nuevo.

Paso 6. Reportes del Dimensionamiento de equipos. Finalmente, se consigna en un

portafolio la información de: la documentación del proceso industrial, las estructuras del

proceso, las fichas técnicas de los equipos dimensionados, y el análisis económico.

1.1.7 Diseño de Planta. Desde la llegada de la revolución industrial el concepto de

organización y manejo de espacios dentro la las industrias se convirtió en uno de los factores más

influyentes a la hora de la selección y el diseño de estas, con la finalidad de mejorar los procesos

y hacerlos más eficientes. Y así con el paso del tiempo, la especialización de los procesos ha

obligado al uso de diferentes métodos y estructuras para lograr una organización y condiciones

más adecuadas a los procesos industriales modernos (Prieto, 2004).

28

Es por esto que en estos momentos para cualquier tipo de industria el diseño de sus instalaciones

es primordial ya que como lo mencionan Meyers y Stephens (2006) este diseño y distribución

afecta en primera medida la rentabilidad y la productividad de una compañía. Ya que el diseño de

planta, busca un óptimo orden de las instalaciones físicas de la compañía buscando el uso

eficiente de sus recursos, ya sean de materiales de equipos o el humano.

Para realizar una correcta distribución de planta, García (2007) menciona que ha de tenerse

presente cuáles son los objetivos estratégicos y tácticos que esta habrá de apoyar, así como los

posibles conflictos que puedan surgir entre los diferentes espacios o recursos que se manejen en

la distribución. Para el logro de los objetivos del diseño de planta es importante tener en cuenta

los siguientes principios que regulan el funcionamiento y operación del sistema: integración,

movimientos de materiales, circulación del trabajo, utilización efectiva del espacio, condiciones

de trabajo y cambio. Así mismo, se consideran los factores que afectan la distribución de planta,

como: materiales, maquinaria, humano, movimiento, espera, servicios, edificio, cambio y

legislación pertinente al tipo de industria. Otro aspecto que influye en el diseño de planta es el

modelo de producción que se decida llevar a cabo y algunos son orientadas al producto,

orientadas al proceso y de posición fija (Prieto y Bello, 2013).

Entre las ventajas de tener un acertado diseño de planta, están (Prieto, 2004):

Mejor aprovechamiento del espacio.

Reducción de la inversión del capital relacionado con la utilización de espacios.

Destino definido en el uso efectivo de espacios.

Mejoras económicas, de comunicación y de relaciones humanas.

Disminución de los movimientos innecesarios.

Recepción, almacenamiento y distribución más ágiles.

Elevar el nivel de satisfacción de los empleados.

Mejorar el desempeño global de la organización.

Maximizar las utilidades netas del espacio disponible.

Ubicación adecuada de los centros de procesamiento.

29

Disminuir el costo de manejo y transporte de materias primas, insumos, productos en

proceso, partes o componentes, producto terminado.

Mejoramiento del nivel de calidad.

Incrementar el valor agregado al producto por disminución de tiempo en proceso.

Disminuir el impacto de ineficiencias del proceso en su flujo.

Obtener un mejor desempeño de la mano de obra.

Mejorar los índices de inspección.

Incrementar los niveles de productividad.

1.2 ESTADO DEL ARTE

En cuanto a estudios para la industrialización y factibilidad de elaboración de bebidas

alcohólicas a base de frutas tropicales se ha encontrado información acerca de un proyecto

realizado por Moreno y Pascoe (1987) para la Universidad Autónoma Metropolitana de

Iztapalapa en Ciudad de México, México. En esta investigación se produjo vino a partir de

mango variedad Haden utilizando el método de vinificación de vinos blancos, con un posterior

añejado en madera. A este vino se le hicieron análisis de contenido de azúcares, acidez total,

acidez volátil, color, pH, contenido de alcohol (etanol) y esteres volátiles, esto con el fin de

determinar la cinética de fermentación del proceso. Se obtuvo un vino de mango fortificado que

cumplió con las características fisicoquímicas y sensoriales exigidas, y se concluyó que es

posible la realización de vino de mango mediante el proceso de vinificación de vinos blancos.

Por otro lado, está el proyecto realizado por Barrios et al. (2004), para la Universidad Autónoma

Metropolitana de Iztapalapa en Ciudad de México, en el cual se realizó un estudio de pre-

factibilidad para la instalación de una planta procesadora de una bebida hecha a base de la mezcla

de tres frutas naranja, piña y mango de bajo grado alcohólico (6°G.L), con el propósito de evaluar

la viabilidad técnica y económica de la misma. El estudio se realizó teniendo en cuenta varios

aspectos, como análisis de mercado, de precio, de producto, de plaza (emplazamiento) y de

comercialización, además de los respectivos análisis desde la visión de formulación de proyectos,

ingeniería de procesos, y análisis económico completo, lo que arrojo como resultados la

localización de la planta en el parque industrial de Córdoba por la cercanía con las materia

30

primas, y como indicadores económicos en VPN es mayor que cero por lo que se concluye que es

viable la realización de la inversión.

También se encontró el artículo Production of mango wine, realizado por Romero, Mayta y

Urribarri en 1996 para la Universidad del Zulia, donde se elaboró vino a partir de mango variedad

Hilacha, realizando un ajuste del mosto a 21°G.L para mejorar la fermentación. El proceso de

elaboración se encuentra detallado al igual que los análisis fisicoquímicos aplicados, y se logró

obtener un vino de calidad óptima, clasificado como seco por su contenido final de azúcares.

De igual forma, Reddy y Reddy (2011), elaboraron vino a partir de jugo de mango, como lo

describe su artículo, Effect of fermentation conditions on yeast growth and volatile composition

of wine produced from mango (Mangifera indica L.) fruit juice. El objetivo de este estudio era el

análisis del efecto de las diferentes condiciones de fermentación (temperatura, pH, SO2 y

aireación) sobre la composición de las sustancias volátiles en el producto final. Los resultados del

estudio permitieron establecer los parámetros ideales para obtener la mayor cantidad de

sustancias volátiles.

El análisis de compuestos volátiles también fue abordado por Pino y Queris (2011) en su artículo,

Analysis of volatile compounds of mango wine. Se elaboró el vino a partir de mango variedad

Haden, y se realizaron mediciones de pH, °Brix, y % de acidez, mientras que la medición de

compuestos volátiles se realizó mediante un proceso de extracción con pentano validado

previamente en un estudio que contó con la participación de Pino, en 1994.

En el artículo de Páramo y Peck de 2006, el estudio se centró en determinar los parámetros

fisicoquímicos en la elaboración de vino a partir de diferentes frutas tropicales entre ellas, el

mango. El proceso de elaboración se realizó basado en la producción de vino blanco de uva, y se

midieron los parámetros de °Brix, pH, % de acidez y % de alcohol durante la fermentación y al

final del proceso. Para el vino de mango se encontró que la fruta es adecuada para el proceso pues

posee una acidez similar al de la uva, pero se debe tener un especial cuidado pues tiende a

acidificarse si existen problemas de control en el proceso.

31

Así también, se cuenta con el proyecto realizado por Armenta, Bahena, Hernández, Hernández, y

Morales (2007), para la Universidad Autónoma Metropolitana de Iztapalapa en Ciudad de

México, que evaluó la instalación de una planta productora de Vino tipo oporto de zarzamora,

abordando los aspectos del mercado; de los entornos social, económico, legal, político, científico

y tecnológico; de la oferta y demanda; del estudio del producto; del tamaño de la planta y

formulación de proyectos; tecnología necesaria e ingeniería de procesos; además de un estudio

económico. El proyecto se realizó basado en el crecimiento del mercado de la zarzamora, su

rendimiento y sus características sensoriales que se le aportan al producto final.

De igual forma se evidencia en el proyecto realizado por Xiao et al. (2012), se produjo la

fermentación de tres variedades de jugo de mango, con los microorganismos Saccharomyces

cerevisiae y Williopsis saturnus var. Mrakii con el objetivo de estudiar el comportamiento de los

azúcares: sacarosa, glucosa y fructosa, y determinar las características organolépticas del

producto final, mostrando que no hubo cambios significativos en los compuestos volátiles, sin

embargo si hubo cambios en la producción de ácidos según la variedad del mango.

Así mismo en un estudio realizado para la revista RIAI por Lamanna, Revollar, Hernán Álvarez;

(2009) se diseñó una torre sulfitadora de jugo de caña de azúcar, para de esta forma dar solución

al problema de diseño y control de una planta encargada de la obtención de azúcar de caña en el

proceso de la clarificación, se dio solución bajo los parámetros de empleo de algoritmos y

simulación.

Por otra parte, se han realizado estudios de las bodegas que producen vino de frutas en distintas

partes del mundo. En la actualidad existen algunas empresas dedicadas a la elaboración

(industrial) y comercialización de vino de frutas tropicales, específicamente en los Estados

Unidos y Australia. En la tabla 4 se presenta la información de algunas bodegas productoras de

vinos.

32

Tabla 4. Listado de bodegas productoras de vinos de frutas en el mundo

NOMBRE DE

BODEGA UBICACIÓN CONTACTO/PAGINA WEB

Florida Organ Groves

Winery

St Petersburg, Estados

Unidos

http://www.floridawine.com/

Schnebly Redland’s

Winery y Brewery

Miami, Estados Unidos http://www.schneblywinery.com

Shannonvale Tropical

Fruit Winery

Shannonvale, Australia

http://www.shannonvalewine.com.au

Murdering Point Winery Silkwood, Australia

http://www.murderingpointwinery.com.au

Paradise Estate Wines

Pty

Mission Beach,

Australia.

http://www.paradisewines.com.au

Pacific Blue Winery Townsville, Australia http://www.pacificbluewinery.com

1.3 MARCO LEGAL

Para el desarrollo de este trabajo de grado es necesario tener en cuenta las diferentes

disposiciones legales que rigen a nivel nacional e internacional para las industrias de alimentos y

la industria vitivinícola.

Primeramente se encuentra el Decreto 3075 de 1997 del Ministerio de Salud que reglamenta las

condiciones sanitarias para los establecimientos industriales y/o comerciales que manipulen

alimentos. Incluye todos los requisitos que se deben cumplir para las instalaciones, maquinaria,

personal, materias primas y medios de distribución. Su cumplimiento es obligatorio y necesario

para la obtención de un registro sanitario.

Cabe aclarar que este decreto es modificado por la Resolución 2674 de 2013 del Ministerio de

Salud y Protección Social, que nace para reglamentar el artículo 126 del Decreto Ley 19 de 2012.

33

Esta resolución añade nuevas definiciones, se modifican las vigencias de los permisos y registros

sanitarios, y aparece la obligatoriedad de un profesional en todas las empresas de alimentos y no

solo las productoras de alimentos de alto riesgo. La Resolución entra en vigencia el 22 de Julio

del año 2014.

El Ministerio de Salud y Protección Social también ha elaborado recientemente un nuevo decreto

para reglamentar la elaboración y distribución de bebidas alcohólicas para el consumo humano,

Decreto 1686 de 2012, que reemplazó al anterior Decreto 3192 de 1983 del Ministerio de Salud a

partir de agosto del año 2013. En este Decreto se explican los requisitos técnicos y sanitarios que

deben tener las empresas involucradas en la elaboración, almacenamiento, envasado,

comercialización y expendio de bebidas alcohólicas, entre ellas el vino de frutas. Se debe hacer

mención también de la inclusión de los ingenieros de alimentos como profesionales idóneos para

desempeñarse en el cargo de director técnico, quienes no estaban incluidos en la norma anterior.

Así mismo, el ICONTEC Internacional® ha publicado dos normas técnicas que son pertinentes

en este trabajo de grado. La Norma Técnica Colombiana NTC 708 posee todas las

recomendaciones técnicas para la elaboración de vinos de frutas, estableciendo sus requisitos y

métodos de ensayos de calidad; y la Norma Técnica Colombiana NTC 223, que menciona acerca

de las prácticas permitidas en la elaboración y producción de vinos en general. Estas normas

fueron publicadas en los años 2000 y 2004 respectivamente.

En el Ámbito internacional, destaca la normatividad de la Comunidad Europea (CE) que posee un

amplio compendio de normas de la industria y el mercado vitivinícola. A esto se le debe añadir la

importancia del reciente Tratado de Libre Comercio entre nuestro país y la Unión Europea (UE),

lo que hace pertinente la consulta de la normativa.

El Reglamento (CE) nº 606/2009 de 10 de julio 2009 en el que se establecen determinadas

disposiciones de aplicación del Reglamento (CE) nº 479/2008 en lo que respecta a las categorías

de productos vitícolas, las prácticas enológicas y las restricciones aplicables. Este reglamento

debe conocerse para que el producto final cumpla con las disposiciones de la UE para una

posterior exportación.

34

También está el Reglamento (CE) nº 883/2001 de 24 de abril de 2001 por el que se establecen

disposiciones de aplicación del Reglamento (CE) nº 1493/1999 en lo que respecta al comercio

con terceros países de productos del sector vitivinícola, de gran importancia para el comercio

entre Colombia y la Unión Europea.

En cuanto al mercado de Estados Unidos, las bebidas alcohólicas están reguladas por el Alcohol

and Tobacco Tax and Trade Bureau (TTB). La principal disposición federal sobre bebidas

alcohólicas, es la Federal Alcohol Administration Act y sus regulaciones de desarrollo,

contenidas en el Título 27 del Code of Federal Regulations. La parte 24 del Título está dedicada

a las regulaciones, definiciones, clasificaciones, etiquetado, publicidad y requerimientos de

mercado del vino en territorio estadounidense.

35

2. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

2.1 ESTADÍSTICAS OFICIALES DEL MERCADO DEL VINO EN COLOMBIA

Para establecer la capacidad de producción de la planta, fue necesario realizar un análisis del

mercado del vino, iniciando con el mercado nacional. Las estadísticas analizadas son de carácter

oficial, y fueron provistas por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE).

También se debe agregar que las estadísticas presentadas se refieren a importaciones de vino, por

ser la vía más importante de ingreso del producto al mercado nacional en comparación con la

escasa producción nacional y el hecho de no existir información actualizada de la producción

vitivinícola en Colombia.

La información de litros totales anuales de vino importados se encuentra representada en la figura

3, en la cual se aprecia el comportamiento anual de las importaciones en los últimos años.

Figura 3. Importaciones de vino a Colombia 2008 - 2013

Fuente: DANE, 2014

0,00

2.000.000,00

4.000.000,00

6.000.000,00

8.000.000,00

10.000.000,00

12.000.000,00

14.000.000,00

16.000.000,00

18.000.000,00

20.000.000,00

Lit

ros

de V

ino

2008

2009

2010

2011

2012

2013

36

En la tabla 5 se presentan las importaciones de vinos de los últimos 5 años

según su partida arancelaria.

Tabla 5. Importaciones de vino anuales según partida arancelaria

A

ño

Partida

arancelaria Producto

Kilogram

os netos Litros

Total

litros

año

20

08

220410000

0 Vino espumoso

892.952,1

7

907471

,72

12.278.3

80,91

220421000

0

Vinos en recipientes con capacidad inferior o

igual a 2 l.

10.685.33

9,96

108590

85,33

220429900

0 Los demás vinos de uvas frescas.

137.484,6

4

139720

,16

220510000

0

Vermuts y demás vinos en recipientes con

capacidad inferior o igual a 2 litros.

366.150,0

5

372103

,71

20

09

220410000

0 Vino espumoso

926.459,8

2

941524

,21

15.059.7

42,98

220421000

0

Vinos en recipientes con capacidad inferior o

igual a 2 l.

13.231.90

8,33

134470

61,31

220429900

0 Los demás vinos de uvas frescas. 94.127,54

95658,

07

220510000

0

Vermuts y demás vinos en recipientes con

capacidad inferior o igual a 2 litros.

566.291,4

0

575499

,39

20

10

220410000

0 Vino espumoso

1.176.327,

09

119545

4,36

14.799.9

80,74

220421000

0

Vinos en recipientes con capacidad inferior o

igual a 2 l.

12.710.66

2,09

129173

39,52

220429900

0 Los demás vinos de uvas frescas.

224.645,2

2

228297

,99

220510000

0

Vermuts y demás vinos en recipientes con

capacidad inferior o igual a 2 litros.

451.546,6

5

458888

,87

20

11

220410000

0 Vino espumoso

1.608.545,

28

163470

0,49

17.366.2

98,69

220421000

0

Vinos en recipientes con capacidad inferior o

igual a 2 l.

14.653.13

1,00

148913

93,29

220429900

0 Los demás vinos de uvas frescas.

207.318,9

2

210689

,96

220510000

0

Vermuts y demás vinos en recipientes con

capacidad inferior o igual a 2 litros.

619.442,7

1

629514

,95

20

12

220410000

0 Vino espumoso

1.614.293,

50

164054

2,17

18.143.2

78,56

220421000

0

Vinos en recipientes con capacidad inferior o

igual a 2 l.

14.969.32

2,58

152127

26,20

220429900

0 Los demás vinos de uvas frescas.

643.049,8

0

653505

,89

37

220510000

0

Vermuts y demás vinos en recipientes con

capacidad inferior o igual a 2 litros.

626.320,2

2

636504

,29

20

13

220410000

0 Vino espumoso

1.580.686,

67

160638

8,89

17.401.3

02,35

220421000

0

Vinos en recipientes con capacidad inferior o

igual a 2 l.

13.077.14

1,58

132897

78,03

220429900

0 Los demás vinos de uvas frescas.

1.744.836,

71

177320

8,04

220510000

0

Vermuts y demás vinos en recipientes con

capacidad inferior o igual a 2 litros.

720.216,5

5

731927

,39

Fuente: DANE, 2014

En las estadísticas presentadas, se observa el aumento de las importaciones anuales que está

ligado a un aumento de la demanda como se afirmaba en el artículo de la revista Portafolio en

marzo de 2012. Las importaciones anuales tienen una tendencia al aumento pasando de

12.278.380,91 litros en 2008 al pico más alto en el año 2012 con 18.143.278,56 de litros de vino.

2.2 ESTADÍSTICAS DEL MERCADO DEL VINO MUNDIAL

El mercado mundial del vino ha tenido un comportamiento de crecimiento en ventas y

decrecimiento en producción de los países Europeos tradicionales, frente al crecimiento

vertiginoso de la producción en países en desarrollo de mercado vinícola como China, Australia,

Suráfrica e incluso Estados Unidos. La situación de la producción mundial de vino se encuentra

en la figura 4.

38

Figura 4. Producción de vino de los mayores paises productores de vino 2000 - 2012

Fuente: OIV, 2013

Para el año 2012 la producción de vino de 252 millones de hectolitros (Mhl) fue menor en un

10% a la producción del año 2011, según lo dice la Organización Internacional de la Viña y el

Vino (OIV) en su informe de 2013.

En cuanto al consumo mundial de vino, se llegó a un promedio de 243 Mhl, estable con respecto

a años anteriores, aunque disminuyó en algunos países específicos, de tradición de consumo

como lo son Francia e Italia. El comportamiento del consumo de vino desde el año 2000 al año

2012 se puede apreciar en la figura 5.

39

Figura 5. Consumo de vino de los principales paises consumidores de vino 2000 - 2012

Fuente: OIV, 2013

Comparando las figuras 4 y 5 se aprecia que Francia es el mayor productor de vino con una

cantidad de 40000 hl en el año 2012, a su vez también es el mayor consumidor con una cantidad

de 30000 hl en el mismo año, por lo que toda la cantidad de vino producida en este país no solo

es para consumo interno sino que es exportada; El segundo país productor es Italia con un poco

más de 40000 hl para el año 2012 sin embargo su consumo en el mismo año fue de un poco más

de 22000 hl, caso similar al de Francia donde se exporta cerca del 45% de la producción anual.

Con respecto a Latinoamérica el mayor productor para el año 2012 es Chile con cerca de 12000

hl y el segundo es Argentina con una producción de 11000 hl, sin embargo el mayor consumidor

en Latinoamérica es Argentina con un consumo aproximado de 10000 hl, mientras que Chile solo

consume cerca de los 3000 hl, con lo que se aprecia que sucede li mismo que en Europa,

generando exportación de su producción anual.

El mercado del vino para el intervalo 2000 – 2012 muestra una tendencia al crecimiento según se

aprecia en la figura 6. Aunque la producción y el consumo decrecieron, las ventas de vino

40

aumentaron para el año 2012, esto significa un aumento en los precios del vino y una

disminución en los litros en el mercado.

Figura 6. Mercado Mundial del vino en euros y litros 2000 - 2012

Fuente: OIV, 2013

2.3 PROYECCIÓN DE ESTADÍSTICAS

A partir de las estadísticas oficiales obtenidas, se realizó una proyección para pronosticar el

comportamiento de las importaciones de vino para los próximos 5 años. Para esto, se utilizó el

software Microsoft Excel® que mediante la función Pronóstico, predice los valores y el

comportamiento futuro de un conjunto de datos basados en datos conocidos. En la tabla 6 se

presentan los valores totales de importaciones de vino en litros desde el año 2008 con los valores

predichos hasta el 2019.

41

Tabla 6. Información de importaciones de vino y pronósticos del año 2008 a 2019

Año Importaciones vino

(l)

Año Importaciones vino (l)

2008 12.278.380,91 2013 17.401.302,35

2009 15.059.742,98 2014 19.584.650,56

2010 14.799.980,74 2015 20.179.757,24

2011 17.366.298,69 2016 21.193.740,88

2012 18.143.278,56 2017 21.721.170,90

Fuente: DANE (2014) y proyecciones de los autores

Se utilizaron los valores de las importaciones anuales para realizar las predicciones del

comportamiento del mercado del vino, debido a que el vino importado representa un 92%

aproximadamente del consumo nacional (Portafolio, 2012) sumado al hecho de que no existen

estadísticas oficiales ni comerciales que den información de la industria vitivinícola nacional.

A partir de los valores de las importaciones se realizó el pronóstico para los años 2014 a 2019, y

su comportamiento se puede apreciar en la figura 7.

Figura 7. Comportamiento de las importaciones según pronósticos 2008 - 2019

Fuente: elaboración propia

0,00

5.000.000,00

10.000.000,00

15.000.000,00

20.000.000,00

25.000.000,00

30.000.000,00

2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Lit

ros

de v

ino

Año

42

2.4 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN PARA EL VINO DE MANGO

Después de estudiar los datos obtenidos y de hacer un análisis del comportamiento de la demanda

se estableció la capacidad de producción. Para la planta de producción de vino de mango se

estimó una capacidad de procesamiento de 80.000 kg de mango/año que representan 45.358

litros/año según los rendimientos finales del mango reportados por Valencia (1991). Este

estimado se basa en dos análisis, el primero el análisis del mercado, que se observa gracias a los

datos de las importaciones que van en aumento y el consumo se incrementó en un 61% en los

últimos años según la revista Portafolio (2013). La capacidad escogida representa un 0,22% de

los 20.179.757 litros de vino que, de acuerdo a los pronósticos, ingresarán al país en el año 2015;

lo que es un buen porcentaje para entrar a competir en este mercado.

Por otro lado el análisis técnico arroja que de acuerdo con la capacidad de producción se deben

elegir los equipos a utilizar con una capacidad más grande que la estimada pues subiría

significativamente las dimensiones de los equipos y de la planta y por lo consiguiente un

aumento presupuestal del proyecto. También, a diferencia de la uva, el mango posee dos cosechas

anuales por lo que la producción total se puede dividir en dos calendarios de producción para que

los equipos y la planta cuenten con una capacidad de 40.000 kg o 22.679 litros de vino por

campaña.

De esta manera se reducen los costos, dimensionando equipos de escala industrial mediana y

mejorando la tecnología de estos para cumplir con la meta de esta propuesta de industrialización

de producir un vino de mango de alta calidad para competir con los vinos importados. El análisis

técnico se realizó basado en los estudios de Alonso (2011) y de González (2010), bajo la guía de

la Ingeniera Lena Prieto de la Universidad de La Salle y del Enólogo James Valencia.

2.5 CANTIDADES DE MATERIALES PARA EL PROCESO DE VINO DE MANGO

Para el diseño de este proceso de elaboración se tuvieron en cuenta los resultados obtenidos en

los trabajos de Valencia (1991) con vino de mango variedad Tommy Atkins a nivel de laboratorio

y con la base de producción a escala industrial del proyecto de Alonso (2011), bajo la guía de

43

James Valencia, Enólogo de la Universidad Politécnica de Madrid en entrevistas realizadas en

Agosto de 2014. Adicional al trabajo realizado en 1991 con mango Tommy Atkins, Valencia

estuvo a cargo de la producción y el diseño de Tropivin Cumbia, un vino elaborado con Uva

variedad Pedro Ximenez y frutas tropicales de Colombia en 1999 para Bodegas Robles S.A en

Córdoba España. De acuerdo con los rendimientos del mango en el proceso de Valencia (1991)

junto con los balances de materia del proceso industrial de Alonso (2011), el rendimiento total

del proceso es de 56,4%, es decir, 56,4 kg de mango / 100 kg de vino producido. La figura 8

presenta las cantidades de materiales que se han establecido en cada etapa del proceso de vino de

mango.

2.6 PRODUCCIÓN DE MANGO REQUERIDA

De acuerdo con la capacidad determinada por campaña, serán necesarios 40.000 kg de mango

variedad Tommy Atkins, es decir, 80.000 kg / año. Teniendo en cuenta que la producción

nacional de mango para 2012 según el documento de Alvarado (2012) fue de 311.920 t y que el

20% de esta pertenece a mango de la variedad Tommy Atkins se cuenta con una producción

anual de 62.384 t. Los 80.000 kg utilizados en el proceso representan un 0,13% aproximadamente

por lo que se puede contar con la disponibilidad de la materia prima en ambas campañas de

producción.

44

Figura 8. Proceso industrializado de producción de vino de mango con cantidades de

materiales

Recibo

Selección

Limpieza

Despulpado

Enfriamiento

Criomaceración

Prensado

Desfangado

Centrifugado

Fermentacíon

40000 kg de mango

1600 kg de Mango

descartado

6082,56 kg de Cáscaras

7983,36 kg de Semillas

0,3 kg Enzimas pectolíticas

4,6 kg de Bentonita

5,7 kg de Levaduras

6,8 kg Aditivos de Fermentación 353,47 kg de Lías

384 kg de Hojas y ramas

Filtración 464,3kg de Residuos

Estabilización

113,73 kg Pérdidas

Embotellado

Vino Embotellado

Botellas 45,22 kg Pérdidas

38400 kg

40000 kg

38016 kg

24334,08 kg

24335,28 kg

6082,56 kg de Cáscaras

6082,56 kg de Cáscaras

30417,84 kg

1,2 kg de Anhidro Sulfuroso

24335,28 kg

23495,67 kg

56,75 kg de Acido Tartárico

23211,45 kg

90,8 kg de Bitartrato de potasio

113,5 de Bitartrato de potasio

22747,15 kg

22610,72 kg

22565,5 kg

365,10 kg de Fangos

23975.08 kg

479.5 kg de Fangos

Fuente: elaboración propia

45

2.7 FICHA TÉCNICA DEL VINO DE MANGO

En la tabla 7 se presenta la información de la ficha técnica del vino de mango de acuerdo a lo

trabajado por Valencia (1991).

Tabla 7. Ficha técnica del vino de mango

Generalidades

Nombre del Producto Vino de mango

Fruta empleada Mango variedad Tommy Atkins

Presentación comercial Botella de vidrio trasparente de 750 ml sellada con

corcho y etiquetado

Análisis fisicoquímico

Contenido de alcohol 12,3 % volumen (12,3 °GL)

Acidez total (ácido tartárico) 6,02 g/dm3

Azúcares totales (glucosa) 7,6 g/dm3 (seco)

pH 3,18

Densidad 1,05 g/dm3

Sulfatos totales 0,076 g/dm3

Análisis sensorial

Color Amarillo pálido, brillante

Sabor Suave, acidez moderada, seco

Aromas Fresco, característico a mango

Sedimentos y turbidez Ausente

Para su consumo

Recomendaciones

Servir frío, entre 8 -10°C.

Maridaje: aperitivo para acompañar a cremas vegetales,

aguacates, aceitunas, pescados blancos.

Excelente para tomarlo con hielo o como bebida larga

mezclado con tónica u otros refrescos.

Fuente: elaboración propia

2.8 MERCADO POTENCIAL DEL VINO DE MANGO

Primero, se desarrolló una encuesta de reconocimiento sobre el mercado del vino en Colombia, la

cual iba dirigida a consumidores potenciales del nuevo producto con el fin de conocer el estado

actual de la demanda de vino, según su clasificación por tipo de vino, cantidad de azúcar, su

procedencia y su estado de maduración. Con este propósito se determinó el tamaño de la muestra

de acuerdo a la siguiente formula:

46

n =k2Npq

e2(N − 1) + k2pq

Dónde:

k: es el nivel de confianza el cual fue del 95%

N: es el tamaño de la población y para este caso fue las personas de estratos 4, 5 y 6 de la ciudad

de Bogotá con una población estimada de 1.032.325 personas (Secretaria Distrital de Planeación,

2011)

p: es la proporción de individuos que poseen la característica en la población de estudio, el cual

generalmente es desconocido y se supone con un valor de 0,5

q: es la proporción de individuos que no poseen la característica y es la resta de 1-p.

Por consiguiente, se reemplazan los valores y queda la ecuación así:

96 =0,952 ∗ 1032325 ∗ 0,5 ∗ 0,5

102(1032325 − 1) + 0,952 ∗ 0,5 ∗ 0,5

Como resultado se obtuvo una muestra poblacional de 96 personas para la encuesta, la cual fue

respondida por 110 personas. La estructura de la encuesta junto con los resultados se puede

encuentran en el anexo 1.

47

3. DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

3.1 BALANCE DE MATERIA

Para el planteamiento del balance de materia se utilizaron los 40.000 kg de la capacidad de

producción establecida en el capítulo anterior como base de cálculo. Los rendimientos del

proceso, actividades, condiciones de operación, tiempos y equipos relacionados en el balance

fueron tomados de los estudios a nivel planta acerca de producción de vino de mango variedad

Tommy Atkins hechos por Valencia (1991), y propuestos para una escala industrial (40.000 kg)

según los requerimientos de operación del proceso industrial de vinificación en blanco descrito

por Alonso (2011), bajo la guía del Enólogo James Valencia, autor de uno de los proyectos, y de

la Ingeniera Química Lena Prieto de la Universidad de La Salle. En el anexo 2 se presentan los

cálculos respectivos y en la tabla 8 el resumen de las cantidades empleadas en cada parte del

proceso.

Tabla 8. Resumen del balance de materia para el proceso de vino de mango/campaña

Operaciones Materiales

Pérdidas (kg) Entra kg Sale kg

recibo Mango 40.000 Mango 40.000 0

selección Mango 40000 Mango 38400 1600

Limpieza Mango 38400 Mango 38016 384

Despulpado Mango 38016 Pulpa de Mango 24334,08 13681,92

Enfriamiento Pulpa de Mango 24335,28 Pulpa de Mango 24335,28 0

Criomaceración Pulpa de Mango 30417,84 Mosto de Mango 30417,84 0

Prensado Mosto de Mango 30417,84 Mosto de Mango 24335,28 6082,56

Desfangado Mosto de Mango 24340,18 Mosto de Mango 23975,08 365,1

Centrifugado Mosto de Mango 23975,08 Mosto de Mango 23495,67 479,41

Fermentación Mosto de Mango 23564,92 Mosto de Mango 23211,45 353,47

Filtración Mosto de Mango 23211,45 Mosto de Mango 22747,15 464,3

Estabilización Mosto de Mango 22837,95 Vino de Mango 22610,72 227,23

Embotellado Vino de Mango 22610,72 Vino de Mango 22565,5 45,22

48

3.2 BALANCE DE ENERGÍA

Otro factor determinante en las necesidades de equipos es la valoración de energía mediante los

servicios industriales que se emplean para la ejecución del proceso a nivel industrial. En el anexo

3 se presentan los cálculos de los balances de energía y en la tabla 9 el resumen de los tipos de

energía requerida con sus cantidades para el proceso de obtención de vino de mango por

campaña.

Tabla 9. Resumen del balance de energía para el proceso de vino de mango/campaña

Operaciones Tipo de energía Cantidad requerida Servicios

industriales

Recepción Ninguna NA NA

Pesaje Humana

Eléctrica

0,672 kcal

0,2 kWh

Energía eléctrica para

la báscula

Almacenamiento Humana

Térmica

0,672 kcal

1,08x106 kJ

Energía eléctrica para

el cuarto de frio

Selección Humana

Mecánica

1,620 kcal

22,5 kWh

Energía eléctrica para

la banda

transportadora

Despulpado Mecánica 42,8 kWh Energía eléctrica para

la despulpadora

Separación de

cascaras y semillas

Humana

Mecánica

1,620 kcal

22,5 kWh

Energía eléctrica para

la banda

transportadora

Bombeo y sulfitado Mecánica 37,1 kWh Energía eléctrica para

la bomba y para el

dosificador de

sulfuroso

Enfriamiento Térmica 1,42x106 kJ Agua para la camisa

de refrigeración

Criomaceración Mecánica

Térmica

396 kWh

8,62 x105 kJ

Energía eléctrica para

el motor del

criomacerador

Agua para la camisa

de refrigeración

Bombeo Mecánica 13,8 kWh

Energía eléctrica para

la bomba

Prensado

Mecánica 66,4 kWh

Energía eléctrica para

la prensa

Evacuación de

Cáscaras y Semillas

Mecánica 22,5 kWh

Energía eléctrica para

la cinta elevadora

Desfangado Térmica 9,45 x105 kJ Agua para la camisa

49

de refrigeración

Operaciones Tipo de energía Cantidad requerida Servicios

industriales

Bombeo y sulfitado Mecánica 18,5 kWh Energía eléctrica para

la bomba y para el

dosificador de

sulfuroso

Centrifugado Mecánica 90 kWh Energía eléctrica para

la centrifuga

Fermentación

alcohólica

Térmica 4,64x107 kJ Agua para el

intercambiador

Agua para la camisa

de refrigeración

Trasiegos y

Corrección de

Sulfuroso

Mecánica 18,5 kWh Energía eléctrica para

la bomba y para el

dosificador de

sulfuroso

Bombeo Mecánica 11 kWh Energía eléctrica para

la bomba

Centrifugado Mecánica 90 kWh Energía eléctrica para

la centrifuga

Filtración por placas Mecánica 16,8 kWh

Bombeo Mecánica 11 kWh Energía eléctrica para

la bomba

Filtración amicrobica

Mecánica 20 kWh Energía eléctrica para

el filtro

Bombeo Mecánica 11 kWh Energía eléctrica para

la bomba

Estabilización

Tartárica

Térmica 9,34 x106 kJ Agua para la camisa

de refrigeración

Bombeo Mecánica 11 kWh Energía eléctrica para

la bomba

Filtración amicrobica

Mecánica 40 kWh Energía eléctrica para

el filtro

Embotellado

Mecánica 57,8 kWh Energía eléctrica para

la embotelladora

Encapsulado

Mecánica 28,9 kWh Energía eléctrica para

la distribuidora de

capsulas

Etiquetado

Mecánica 77 kWh Energía eléctrica para

la etiquetadora

Armado y empacado

en cajas

Mecánica 6,9 kWh Energía eléctrica para

la precintadora

Almacenamiento de

Producto terminado

Humana 3,7 Kcal NA

50

NA: no aplica

3.3 CRONOGRAMA DE PRODUCCIÓN

Para la producción de vino de mango en una campaña se propone trabajar como se muestra en el

cronograma de producción de la tabla 10. Debido a que muchos de los procesos tienen duración

de días el cronograma se realizará por días, los operarios si trabajaran en turnos por horas puesto

que no se necesitan todos los días del proceso. Para revisar la duración exacta de cada proceso en

horas, el número de lotes producidos y los flujos másicos de los procesos en el anexo 4 está el

cronograma de producción por lotes especificado. Cada campaña tendrá una duración total de 59

días, con 2 campañas al año serían 118 días o 4 meses aprox. de producción, preferiblemente en

los meses de mayo a julio y de noviembre a enero, cuando el mango está en cosecha.

Tabla 10. Organización del cronograma de producción

Actividades Duración

Clase de actividad Inicia Finaliza

Recibo del mango Día 1 Día 10 NA

Pesaje Día 1 Día 10 Secuencial a recepción

Almacenamiento Día 1 Día 10 Simultánea con pesaje

Selección y limpieza manual Día 1 Día 10 Simultánea con almacenamiento

Despulpado Día 1 Día 10 Simultánea con selección

Separación de cascaras y

semillas

Día 1 Día 10 Simultánea con despulpado

Bombeo y sulfitado Día 1 Día 10 Simultánea con despulpado

Enfriamiento Día 1 Día 10 Simultánea con despulpado

Criomaceración Día 1 Día 10 Secuencial a enfriamiento

Bombeo Día 2 Día 11 Secuencial a criomaceración

Prensado Día 2 Día 11 Secuencial a bombeo

Evacuación de cascaras y

semillas

Día 2 Día 11 Simultánea con prensado

Bombeo Día 2 Día 11 Secuencial a prensado

Desfangado Día 2 Día 11 Secuencial a bombeo

Bombeo y Sulfitado Día 3 Día 12 Secuencial a desfangado

Centrifugado Día 3 Día 12 Simultánea con bombeo

Bombeo Día 3 Día 12 Simultánea con centrifugado

Fermentación Alcohólica Día 3 Día 25 Secuencial a bombeo

Siembra de levaduras y aditivos

de fermentación

Día 3 Día 12 Simultánea con fermentación

Trasiegos y Corrección de

Sulfuroso

Día 18 Día 27 Secuencial a fermentación

51

Almacenamiento Día 18 Día 27 Simultánea con trasiegos

Actividades Duración

Clase de actividad Inicia Finaliza

Bombeo Día 18 Día 27 Secuencial a almacenamiento

Centrifugado 2 Día 18 Día 27 Simultánea con bombeo

Filtración por placas Día 18 Día 27 Secuencial a centrifugado

Bombeo Día 18 Día 27 Secuencial a filtración por placas

Filtración amicrobica Día 18 Día 27 Simultánea con bombeo

Bombeo Día 18 Día 27 Simultánea con filtración

amicrobica

Estabilización Tartárica Día 19 Día 58 Secuencial a bombeo

Bombeo Día 23 Día 59 Secuencial a Estabilización

Tartárica

Almacenamiento Día 23 Día 59 Secuencial a bombeo

Bombeo Día 23 Día 59 Secuencial a almacenamiento

Filtración amicrobica Día 23 Día 59 Secuencial a bombeo

Embotellado Día 23 Día 59 Secuencial a filtración amicrobica

Encapsulado Día 23 Día 59 Simultánea con embotellado

Etiquetado Día 23 Día 59 Simultánea con encapsulado

Armado y empacado en cajas Día 23 Día 59 Simultánea con etiquetado

Almacenamiento de Producto

terminado

Día 23 Día 59 Simultánea con Armado y

empacado en cajas

NA: no aplica

Por consiguiente, los equipos que se requieren en cada campaña de producción de vino de mango

se dimensionan a continuación con los tiempos de producción propuestos en el cronograma

anterior y en el cronograma ampliado (anexo 4).

3.4 EQUIPOS REQUERIDOS Y CONDICIONES DE PROCESO

Para determinar los equipos requeridos y las condiciones de proceso se analiza cada actividad del

proceso.

Recibo del mango. Según el cronograma de producción se reciben 4.000 kg/día de

mango, que se reciben en la primera hora del proceso. Esta cantidad se recibe en una sola

actividad de descarga, en canastillas de 20 kg de 60x40x25 cm que serán descargadas

52

manualmente por operarios de la planta. Para esta actividad no se requiere de maquinaria

pues la cantidad de materia prima recibida permite que la descarga sea manual y se realice

en poco tiempo. Las canastillas de mango se descargan del camión y se organizan en

estibas estilo americano de 1,219mm x 1,016mm para pasar a la báscula para el pesaje. En

este puno también se hace un muestreo para llevar al laboratorio y realizar pruebas para

caracterizar la materia prima.

Pesaje. Para esta actividad también se tiene un flujo de 4.000 kg/h según el cronograma,

este flujo permite realizar un pesaje en báscula del producto descargado y no el pesaje en

camión como usualmente se realiza en los días de vendimia en las bodegas. Teniendo en

cuenta el tiempo de las actividades del pesaje, carga y descarga de la báscula se requiere

una báscula con capacidad de 200 - 300 kg y dimensiones mínimas de 60 x 80 para pesar

varias canastillas a la vez. La báscula preferiblemente debe ser digital.

Almacenamiento. Si la temperatura ambiente de la planta es superior a los 20°C la

materia prima debe ser refrigerada para evitar la descomposición y crecimiento de

microorganismos además de disminuir el metabolismo y la tasa de respiración de la fruta.

Se calcula una capacidad del cuarto frio con la disponibilidad de mango de un día de

producción más un 20% adicional previendo acumulación de materia prima. La capacidad

del cuarto frio debe ser de 4.800 kg, que se aproxima a 5 t. La temperatura de

refrigeración es de 8°C.

Selección y limpieza. En esta actividad se separa la materia prima que no esté en

condiciones óptimas para entrar a proceso, se estima que un 4% no cumple los

requerimientos de calidad (University of Florida, 2010). En algunas bodegas se omite el

proceso de selección y la materia prima que llega, se pesa y pasa inmediatamente al

despalillado-estrujado, pero en este caso se realiza una selección para garantizar la calidad

de la materia prima y por lo tanto del producto final. Para facilitar la selección y el paso a

la siguiente etapa se requiera una banda transportadora, con un requerimiento de flujo

másico de 1.333 kg/h según cronograma de producción. La materia prima se va sacando

del cuarto frio según las necesidades y se va descargando manualmente en la banda. La

53

selección se hace de manera manual, con una evaluación visual por parte de los operarios

donde se descartan los mangos con daños mecánicos, con problemas de plagas o

microbiológicos apreciables. Además de la selección, se desechan otros materiales

vegetales como hojas y ramas además de otras impurezas.

Despulpado. El mango seleccionado se recoge de nuevo en canastillas y se descarga

manualmente en la despulpadora. Se requiere de este equipo para separar la pulpa de la

cascara y las semillas, como preparación para obtener un mosto limpio para iniciar la

fermentación. El requerimiento de la maquina es de 1.334 kg/h. además es necesario un

tanque pulmón para ir alimentando a la bomba siguiente para evitar realizar el bombeo

directamente desde la despulpadora.

Separación de cáscaras y semillas. Las cáscaras y semillas que salen del proceso de

despulpado tienen que ser separadas, pues las cascaras hacen parte del proceso de

criomaceración. Para esta actividad se requiere de otra banda transportadora donde se

reciba el material y se desechen las semillas manualmente. Las cáscaras pasan

directamente al criomacerador, alimentados por encima del equipo. Para esta operación el

flujo másico es de 456 kg/h.

Bombeo y sulfitado. Después que la pulpa sale al tanque pulmón, se impulsa para que

pase al intercambiador de calor sufriendo el menor daño mecánico posible. Se estimará la

potencia de la bomba según flujo másico de 854 kg/h. En esta parte también se adiciona

oxido sulfuroso con el fin de disminuir la carga microbiana de la pulpa y retrasar el inicio

de la fermentación. Esta adición se realiza mediante un equipo dosificador de sulfuroso y

se hace en la tubería del tanque pulmón a la bomba.

Enfriamiento. Es esta fase, la pulpa se bombea hacia un intercambiador de calor,

preferiblemente de tubos debido a que la alta viscosidad y densidad de la pulpa se puede

acumular y colmatar otros equipos de intercambio de calor como los de placas. El

intercambiador retira calor de la pulpa para disminuir su temperatura a 8°C para entrar al

proceso de criomaceración. El flujo másico de esta operación es de 854 kg/h.

54

Criomaceración. El proceso de criomaceración se realiza con la finalidad de transferir

los aromas presentes en las cascaras al mosto. Para esto se dejan en contacto la pulpa y las

cascaras durante 18 horas. Se requiere un tanque de maceración horizontal con

refrigeración y agitación para mejorar la transferencia de masa y la permanencia de los

aromas en el mosto. La sumatoria de la pulpa y las cascaras es de 3041,8 kg, sobre esto se

harán los cálculos de capacidad del criomacerador. También se realiza la adición de

enzimas pectolíticas que ayudaran a la mejor obtención del mosto en el proceso de

prensado.

Prensado. Después del tiempo de estancia en el criomacerador, la pulpa y las cascaras

pasan por bombeo hacia el prensado. Se requiere un equipo de prensado para extraer todo

el mosto posible y separar las cáscaras de la pulpa. El flujo másico para este proceso es de

1521kg/bache, con esto se determina la capacidad de la prensa pues el proceso en este

equipo es por baches y no en línea.

Evacuación de cascaras y semillas. Las cascaras que salen del proceso de prensado son

recogidas en canastillas y junto con las semillas deben sacarse de la planta para evitar

descomposición y contaminación del producto. Se necesita una cinta elevadora de

cangilones, para transportar las cascaras y semillas a un contenedor externo para su

posterior disposición como residuos sólidos. Este proceso tiene un flujo másico de 456

kg/h.

Desfangado. El mosto prensado pasa por medio de tuberías impulsado por una bomba a

los tanques de desfangado. En este proceso se almacena el mosto en tanques a

temperatura de 12°C y se adiciona al mosto bentonita y gel de sílice para facilitar la

decantación de los sólidos del mosto. Se requieren tanques con refrigeración y con

válvulas que faciliten el trasiego del mosto desfangado. La capacidad por bache es de

producción es de 2.434 kg aproximadamente.

55

Bombeo y sulfitado. Luego de realizar el desfangado del mosto, este pasa a ser

bombeado junto con otra adición de óxido sulfuroso tal y como se realizó después del

despulpado. Se estimará la potencia de la bomba según flujo másico de 2.398 kg/h.

Centrifugado. El mosto es sometido a un proceso de separación por medio del

centrifugado para disminuir la cantidad de solidos después del Desfangado. Lo ideal es

que el mosto alcance una turbidez de 50 NTU para iniciar la fermentación. El proceso de

vinificación en blanco para uva no incluye este proceso pero debido a la cantidad de

solidos del mango es necesario para alcanzar la turbidez óptima. El flujo másico para esta

operación es de 2.398 kg/h.

Fermentación alcohólica. Para dar inicio a la fermentación el mosto pasa a tanques con

chaqueta de refrigeración para mantener la temperatura en 16°C. Aquí los azucares del

mosto se convierten en etanol y dióxido de carbono. Cada lote de fermentación tiene

2.350 kg de mosto y permanece en los tanques durante 10 días fermentando y 5 días

sedimentando las lías. Durante estos días se realizan varios trasiegos, para ir separando el

mosto fermentado de las lías y se corrige la cantidad de sulfuroso de ser necesario.

Centrifugado. Se realiza otro proceso de centrifugación para terminar de retirar las lías

que pueda tener el mosto fermentado y pasar un mosto más limpio a la filtración por

placas. El flujo másico para este caso 2.321 kg/h.

Filtración por placas. Para dar mayor limpidez al vino es necesaria una filtración por

placas, complementando el proceso previo de centrifugado teniendo como objetivo dar

calidad al producto final. La filtración no es en línea sino en baches por lo que según las

necesidades de flujo se necesita una capacidad de 774 kg por bache.

Filtración amicrobica. A continuación se realiza una microfiltración para retirar las

partículas más pequeñas que quedan después de la filtración por placas, además en esta

filtración se retira carga microbiana que pueda quedar en el vino. El flujo másico para este

proceso es de 1.149 kg/h.

56

Estabilización tartárica. Este proceso es necesario realizarlo para evitar la precipitación

de las sales formadas entre el ácido tartárico del vino e iones de calcio y potasio. El vino

se somete a un almacenamiento con refrigeración durante 4 días para precipitar estas

sales en la planta antes de embotellarlo.

Filtración amicrobica. El proceso inmediatamente anterior al embotellado es otra

microfiltración, con el fin de retirar las partículas que puedan afectar la estabilidad y

apariencia limpia del vino. El flujo másico de este proceso es de 1.131 kg/h.

Embotellado, encapsulado y etiquetado. Finalmente, el vino se embotella en envases de

vidrio de 750 ml, se tapona con corcho, se le coloca la cápsula y se etiqueta para luego ir

al almacenamiento de producto terminado. El flujo másico para este proceso es de 587

kg/h según el cronograma de producción.

En la tabla 11 se presenta el resumen de las actividades descritas y las principales condiciones

para el dimensionamientos de los respectivos equipos.

Tabla 11. Condiciones para el proceso de vino de mango

Actividades Equipos que intervienen Variables

Recibo del mango Canastillas 4.000 kg/h

Pesaje Báscula

Canastillas

4.000 kg/h

Almacenamiento Cuarto frío 5.000 kg

Temperatura 8°C

Selección y Limpieza Bandas transportadoras 1.333 kg/h

Despulpado Despulpadora 1.334 kg/h

Separación de cáscaras y semillas Bandas transportadoras 456 kg/h

Bombeo y Sulfitado Bomba 854 kg/h

Equipo dosificador de sulfuroso 5 g/hl

Enfriamiento Intercambiador de calor tubular 854 kg/h

Temperatura 8°C

Criomaceración Tanque de Criomaceración

3.041,8 kg/bache

Temperatura 8°C

Bomba 2.433 kg/h

Prensado Prensa neumática 1.521 kg/bache

Bomba 2.433 kg/h

Evacuación de cáscaras y semillas Cinta elevadora de cangilones 456 kg/h

Desfangado Tanques con refrigeración Temperatura 8°C

57

2.434 kg/bache

Bombeo y sulfitado Bomba 2.398 kg/h

Equipo dosificador de sulfuroso 5 g/hl

Centrifugado Centrífuga 2.398 kg/h

Bomba 2.350 kg/h

Fermentación Alcohólica Tanques con refrigeración 2.350 kg/bache

Temperatura 16°C

Bomba 2.321 kg/h

Centrifugado Centrífuga 2.321 kg/h

Bomba 2.298 kg/h

Filtración por placas Filtro de Placas 766 kg/bache

Bomba 2.282 kg/h

Filtración amicrobica Filtro de profundidad 1.149 kg/h

Estabilización tartárica Tanques con refrigeración 2.275 kg/bache

Temperatura

-5°C

Bomba 1.131 kg/h

Filtración amicrobica Filtro de profundidad 1.131 kg/h

Embotellado, encapsulado y

etiquetado

Tribloc Enjuagadora/llenadora /

Tapadora

587 kg/h

Encapsuladora 587 kg/h

Etiquetadora 587 kg/h

Armado de cajas Precintadora 587 kg/h

3.5 DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS REQUERIDOS

En este apartado se relacionan las actividades con sus necesidades, sus respectivos equipos

dimensionados, su descripción de la maquinaria elegida y su respectiva ficha técnica. Los

cálculos del dimensionamiento de los equipos que se requieren, se pueden consultar en el anexo

4.

3.5.1 Báscula. Este equipo se dimensiona y selecciona para la actividad de pesaje.

Necesidades. La actividad del pesaje se realiza en canastillas, el objetivo es realizar el

pesaje en grupos de 10 canastillas de 20 kg que suman 200 kg por pesaje. Las

dimensiones de las canastillas son 60x40x25 cm por lo que se requiere un área de pesaje

mínimo para soportar dos columnas de canastillas.

58

Criterios de selección. La materia prima será pesada como se describió anteriormente.

Las canastillas se pueden apilar para pesar en grupos, pues el pesaje individual de

canastillas aumentaría el tiempo de la operación. El equipo debe tener la capacidad de

pesar baches de 200kg adicionando el peso de las canastillas que es de 22 kg (2,2kg por

canastilla). Estos 222 kg deben ser equivalentes al 50% - 75% de la capacidad máxima de

la báscula pues se debe tener en cuenta el crecimiento de la producción en los años

siguientes y que no se debe exceder la carga máxima de la báscula para evitar descalibrar

el equipo, que se puede dar con golpes secos de la carga contra el sensor. La superficie del

equipo debe ser de material resistente, no poroso y de fácil lavado. El área de carga del

equipo debe tener un mínimo de 0.48 m2 para poder pesar las 2 columnas de canastillas,

preferiblemente con un 10% adicional para facilitar la movilidad, evitar posibles

accidentes y caídas del material (Alonso, 2011).

Para el pesaje pueden utilizarse dos tipos de equipos, balanzas o básculas. Se selecciona

una báscula, que son las de uso más amplio en la industria vinícola y por las ventajas que

brinda en cuanto las especificaciones del producto a pesar además de ser más seguro el

pesaje para los operarios. Entre las básculas se pueden encontrar básculas puente, muy

utilizadas pues sirven para pesar los camiones con la materia prima y reducir la actividad

de pesaje a un solo paso, pesando luego el camión vacío para determinar el peso neto de

la fruta. Pero este tipo de báscula se descarta en la planta debido a la alta inversión que

implica y a que los volúmenes diarios de materia prima (4 ton/día) no justifican el uso de

un equipo de tanta capacidad.

Las básculas de banda también son utilizadas en la industria de alimentos, en los procesos

de selección para añadir un control al proceso. En este caso se descarta el uso de báscula

en banda pues no soportan la capacidad requerida, además el mango debe ser almacenado

antes de pasar a las bandas de selección y no puede ser pesado después de esta actividad.

Otro tipo de báscula son las de piso, que se encuentran al nivel del suelo, ideal para pesaje

industrial de cantidades entre 1.000 y 50.000 kg. Cuentan con una amplia superficie de

carga y además no ocupan el mismo espacio que otros equipos, permitiendo apilar

59

numeroso material de pesaje, pesar montacargas o pallets de gran tamaño (González,

2010). Como la cantidad de pesaje por bache no supera los 250 kg se descarta el uso de

una báscula de estas características pues estaría sobredimensionada para las necesidades

de la planta.

También están las básculas de plataforma, que cuentan con una superficie cercana al suelo

para realizar la carga, pueden ser de acero inoxidable u otros materiales, con tablero

analógico o digital. Este tipo de básculas tienen capacidad para 50 a 900 kg, con precisión

de 20 a 100g, funcionando con celdas eléctricas de carga. Para el caso de la planta se

seleccionó una báscula de plataforma debido a que cumple con las características de

capacidad, área, construcción y sensibilidad necesarias.

Descripción de la maquina elegida. Según los criterios de selección mencionados, se

seleccionó la báscula digital de plataforma marca Lexus® con capacidad de 600 kg. Esta

báscula digital, cuenta con una capacidad de peso máxima de 600kg, se seleccionó esta

capacidad pues por catálogo la anterior referencia tenía una capacidad máxima de pesaje

de 300kg, que aunque cubría el requerimiento de 250 kg no permitía un porcentaje de

crecimiento en la actividad del pesaje y el área de pesaje contaba solo con 0.6x0.45m que

no era suficiente para los requerimientos. La báscula cuenta con una estructura tubular

pintada, con una cubierta en acero inoxidable 304. Cuenta también con una batería

recargable de 6 VDC, rango de temperaturas de trabajo de 0 a 40°C y humedad relativa

máxima de 90%, apta para las condiciones de la planta. Posee funciones adicionales como

el modo conteo, modo porcentaje y límites Hi-Lo. El indicador Xteel-W es digital y la

base junto con el tablero, están construidas en acero inoxidable. El tablero cuanta con un

display LED de 6 dígitos, permite hasta 10.000 divisiones, 6 teclas tipo pulsador,

funciones de calibración y programación además de una alarma automática cuando se

excede la capacidad máxima.

La tabla 12 corresponde a la ficha técnica de la báscula seleccionada para la actividad de pesaje.

3.5.2 Mesa para selección. La materia prima se clasificará sobre una mesa, la cual se

dimensiona a continuación.

60

Necesidades. Del cronograma de producción se tomó el flujo másico de mango que entra

a las bandas del almacenamiento en refrigeración, que es de 1.333 kg/h, realizándose la

actividad en 3 horas. La banda transportadora debe permitir la selección eficiente por

parte de los operarios, que se ubicaran a ambos lados de la mesa para descartar en

canastillas los mangos que no cumplan con los requerimientos. Adicionalmente se

retiraran ramas, hojas y otros contaminantes macroscópicos de la materia prima. Para

poder cumplir con el flujo de selección, teniendo en cuenta un 4% de mangos descartados

(University of Florida, 2010) se requiere un personal de 4 operarios, dos a cada lado de la

mesa de selección como se emplea usualmente en la industria, cumpliendo con un flujo de

21 kg/min en la mesa.

Tabla 12. Ficha técnica de la báscula seleccionada

Nombre del equipo Báscula de Plataforma

Marca LEXUS

Modelo Xteel-W D-SP

Capacidad 600 kg

Batería 6VDC/4Ah

Adaptador 6VDC/500mA

Dimensiones 0.6 x 0.8 m – Altura: 1.06 m

Material Cubierta y tablero en Acero Inoxidable 304 (Cal 16)

Peso 26 kg

Unidades g, lb

Procedencia Colombia

Recomendaciones

Temperatura de Operación: 0 – 40°C

Humedad relativa máxima: 90%

Tara: Sustractiva (50% máx.)

Calibración: 0 -100% con teclado

Funciones: Conteo, Porcentaje, Límite Hi-Lo

Imagen

61

También se requiere una banda transportadora para llevar las cáscaras hasta el

criomacerador mientras se separan las semillas para que solo pasen las cascarás a

mezclarse con el mosto. Las cáscaras y las semillas salen de la despulpadora con un flujo

de 456kg/h. la mesa también debe tener unas dimensiones y una velocidad que permitan

la separación manual de las semillas por parte de los operarios.

Criterios de selección. Inicialmente se tienen en cuenta las características de la materia

prima que va a pasar por las mesas de selección. El mango variedad Tommy Atkins tiene

un peso promedio de 570 g por fruto (Sergent, 1999), de superficie lisa y forma elipsoidal.

El material de la mesa de selección debe poder movilizar con facilidad el fruto sin

producirle daños mecánicos ni golpearlo, evitando acumulaciones de materia prima,

caídas de la mesa, con una velocidad constante y graduable para facilitar su selección.

También se tiene en cuenta que el mango puede contener restos vegetales como ramas y

hojas además de suciedad superficial, por lo que además del material de la mesa debe

permitir transportar este material, debe ser de fácil lavado debido a la cantidad de materia

orgánica que se puede acumular en el proceso.

Previo al proceso de selección, el mango que ya ha sido pesado sale del cuarto frío en

canastillas y es descargado en la mesa manualmente. La mesa debe permitir esta

alimentación manual, que es preferible a la alimentación por tolva para evitar los daños

mecánicos del fruto. Los mangos van pasando por la mesa de selección a una velocidad

graduable que por fricción con el material o por el diseño de la cinta los transporta

mientras los operarios van retirando los mangos que no cumplen las características de

calidad y los ponen en canastillas de plástico dispuestas al lado de la mesa. El material

debe ser adecuado para alimentos, de color blanco para facilitar la visibilidad del producto

para su selección con una adhesividad mínima que permita el transporte de la fruta pero

que no se adhiera a la mesa.

La altura de la mesa debe facilitar la actividad de selección para evitar problemas de salud

ocupacional en los operarios y también debe facilitar la disposición del material

descartado, este material será llevado al cuarto de depósitos de residuos sólidos que estará

ubicado a un costado de la planta. Una altura de entre 1 y 1.2 m es lo recomendable para

62

esta actividad siendo ideal una mesa con altura ajustable (Alonso, 2011). Finalmente el

mango seleccionado es recibido por un operario en canastillas de plástico de 20 kg para

pasar a la siguiente operación. Las dimensiones de la mesa deben facilitar esta operación

de paso a las canastillas para evitar que el mango caiga de la mesa y se produzcan daños

mecánicos y contaminación.

En el proceso de separación de cascaras y semillas, se maneja una disposición similar con

operarios a lado y lado de la mesa realizando la operación de selección de manera manual,

con canastillas de plástico de 20 kg a los lados de la mesa para recolectar las semillas y al

final se recogen las cáscaras en los mismos recipientes para ser llevados a la compuerta

superior del criomacerador para su alimentación al proceso. La diferencia está en que la

alimentación del material no es manual sino es suministrada por el equipo de despulpado,

a razón de 456 kg/h. La banda para este caso tiene un flujo menor que la de la selección,

además de necesitar una longitud mayor para transportar las cáscaras hasta el

criomacerador.

Para realizar estas actividades de selección se tienen varias opciones en cuanto a procesos

y equipos. La selección se puede realizar en mesas de selección estáticas, en un material

adecuado como acero inoxidable 304 con descarga y selección manual, realizando el

proceso por baches. Pero debido al flujo de materia en este punto se descarta esta

selección por baches, pues requeriría más tiempo de proceso, más mesas y un volumen de

mano de obra mayor lo que incrementa los costos y reduce eficiencia además de quitar

linealidad al proceso.

Se toma entonces la opción de la selección manual con bandas transportadoras, pues

mantienen el proceso lineal, reducen los tiempos al ser una actividad compuesta

(Operación, control y transporte) y se aumenta la eficiencia.

Descripción de la máquina elegida. Después de realizar la búsqueda en los diferentes

catálogos, se escogió una mesa de selección NC con banda en PVC de la marca

AGROVIN por ser la que más se ajusta a las necesidades de los procesos. La mesa de

selección consiste en una estructura construida completamente en acero inoxidable 304,

63

cuenta con ruedas que facilitan su desplazamiento en la planta, con altura de trabajo

regulable (0.85 – 1.05 m), altura de descarga de la fruta variable (0.55 – 0.75 m) y cuadro

eléctrico ajustado a la normativa CEE. También dispone de unos canales laterales para

alojar las unidades que no cumplen los criterios de calidad y una bandeja inferior para

acumulación de líquidos. Así mismo cuenta con un sistema variador de velocidad

mecánico de serie que facilita la adaptación del equipo al flujo del proceso. La capacidad

de la mesa es de mínimo 2000 kg/h, pero para los cálculos de capacidad se tuvo en cuenta

que las características del flujo son para uva recién vendimiada en racimos, con un peso

medio de racimos de 1.4 kg (Verdejo) según el trabajo de Alonso (2011), además la

disposición en racimos permite un mayor peso por unidad de área en la banda, por lo que

a comparación del mango variedad Tommy Atkins, con un peso promedio de 570g por

fruto y de disposición por fruto individual, la capacidad de selección de la mesa

disminuye, según las características del fruto entre un 35 -50%. Se toma entonces como

referencia un 62% de la capacidad de la mesa, quedando una capacidad de 1240 - 6200

kg/h que se ajusta a las necesidades actuales de la planta y permite el crecimiento del

volumen de la operación. Se pueden revisar los cálculos de capacidad en el anexo 4 de

dimensionamiento de equipos.

La mesa trabaja con una cinta de PVC flexible, de calidad alimentaria muy utilizada para

la agroindustria. La superficie de la cinta es lisa, tipo estera, no porosa, de adhesividad

media para permitir el arrastre por fricción de la fruta, resistencia a sustancias químicas,

color blanco que facilita la selección y un rango de temperaturas de trabajo de -10 a 70°C.

Este material está permitido para uso alimentario dentro de las normas de la FDA y la UE.

La tabla 13 muestra la ficha técnica de la mesa dimensionada para la actividad de selección.

64

Tabla 13. Ficha técnica de la mesa de selección

Nombre del equipo Mesa de selección NC

Marca AGROVIN

Modelo NC/3000

Capacidad 1240 - 6200 kg/h (Ajustada para mango)

Potencia 0.75 kW

Dimensiones Longitud: 3.2 m Ancho:1.2 m Altura:1.15 m (ajustable)

Ancho de la cinta: 0.8 m

Material Estructura en Acero Inoxidable 304

Cinta en Cloruro de polivinilo (PVC) flexible

Peso 250 kg

Procedencia España

Recomendaciones

Características de la cinta.

Cinta en Cloruro de polivinilo (PVC) flexible

Superficie tipo estera

Medianamente adhesiva

Capa de tracción en PET

Color Blanco

Sin grietas ni arrugas

Resistencia mejorada al aceite y a la grasa

Amplia tolerancia de temperatura (–10 °C a + 80 °C) para una

extensa gama de aplicaciones

Fuerza de tracción 10 N/mm

Grosor: 3,5 mm

Proteger las bandas de la luz solar/radiación UV/polvo y suciedad.

Imagen

65

3.5.3 Cuarto frío. Se requiere dimensionar el cuarto frio para almacenar en refrigeración la

materia prima pesada.

Necesidades. Cuando las canastillas con mango se pesan, pasan a ser almacenadas a una

temperatura de 8°C, para mantener en latencia a los microorganismos presentes en la

fruta, reducir la producción de etileno y el metabolismo sin causar daños por frio al

mango (Suarez e Iñigo, 2004). Las canastillas tienen unas dimensiones de 60x40x25 cm y

se utilizaran 200 canastillas de 20 kg para un total de 4000 kg de materia prima. Se

requiere un área total aproximada de 15,7 m2. Los cálculos para este caso se pueden

consultar en el anexo 5.

Criterios de selección. El material que entra es mango entero en canastillas de plástico de

60x40x25, apilables que vienen del pesaje. Se requiere que tenga espacio suficiente para

alojar la producción completa con un 25% adicional para crecimiento del proceso y para

almacenamiento prolongado por paradas de proceso o acumulación de producto. Así que

se requiere un cuarto frio con capacidad de 5000 kg. Además de esto, son necesarios

espacios para el tránsito de los pallets y los operarios por el cuarto.

Otro factor que se tiene en cuenta es la capacidad de enfriamiento del cuarto, la

temperatura de almacenamiento (8°C), la temperatura ambiente (25°C) y el tiempo de

permanencia en el cuarto frio que será un máximo de 6 horas por día de manguimia.

También se debe tener en cuenta el tipo del refrigerante, debe ser seguro para la salud de

los operarios y de impacto ambiental bajo.

Existen variedad de tipos de equipos de frio para el cuarto frio, pero generalmente se

utilizan los refrigeradores por aire en movimiento para mantener una temperatura

ambiente y humedad relativa específica dentro de la cámara.

Descripción de la maquina seleccionada. Después de evaluar las necesidades y los

criterios, se seleccionó un cuarto frio refrigerado MSH QF 4054 de la marca INTARCON

o similar. El dimensionamiento del equipo se realizó utilizando el software calculador de

66

INTARCON al cual se puede acceder mediante su página web. El programa realizó un

análisis de las diferentes variables y produjo un informe con las características y el equipo

de frío seleccionado, el informe se puede consultar en el Anexo 4.

La información técnica del equipo de frio se puede consultar en la tabla 14.

Tabla 14. Ficha técnica del cuarto frio seleccionado

Nombre del equipo Equipo frigorífico semi-industrial

Marca INTARCON

Modelo MSG QF 4054

Capacidad 5 toneladas

Potencia 4,99 kW (5°C)

Dimensiones Cuarto: Longitud: 4 m Ancho:3 m Altura:2,2 m

Equipo de frio: Longitud: 1 m Ancho:0,615 m Altura:0,59 m

Material Aislante: Poliuretano inyectado PUR, suelo en concreto y

paredes metálicas aisladas

Peso 141 kg (Equipo de frio)

Refrigerante R-404ª

Procedencia España

Recomendaciones

Desescarche: 106 W

Ventiladores: 423 W

Recipiente de liquido

Desescarche por resistencia eléctrica

Unidad condensadora axial y unidad evaporadora de tipo

cúbico

Regulación electrónica multifunción con mando a distancia y

control

de condensación digital

Imagen

67

3.5.4 Equipo de frio. Se necesita para las necesidades de refrigeración de los tanques y el

intercambiador de calor.

Necesidades. Se requiere un equipo que alimente las camisas de refrigeración de los

tanques de desfangado, criomaceración, fermentación y estabilización para mantener el

producto a las temperaturas del proceso además de alimentar el intercambiador de calor

para la pulpa. Según el análisis del cronograma y del balance de energía el día que se

requiere mayor potencia de refrigeración es el día 10, pues se tienen los requerimientos de

enfriamiento desfangado, criomaceración y 8 tanques en fermentación. Esto suma un

requerimiento total de 59,52 kW que equivalen a 17 toneladas de refrigeración (Ver anexo

4). Con una potencia adicional de 25% para crecimiento de la planta se obtiene una

potencial total de 21,2 TRF.

Criterios de selección. El material utilizado para las camisas de refrigeración puede

variar según las necesidades del proceso, en este caso se necesita un fluido con un punto

de congelación por debajo de -10°C para poder enfriar en los procesos más exigentes

como la estabilización tartárica a -5°C durante 4 días. Debe usar un refrigerante seguro y

que no sea altamente contaminante. Preferiblemente con sistema de desescarche eléctrico.

La parte más importante para seleccionar el sistema de frio es la potencia frigorífica, en

este caso se necesita un mínimo de 21,2 TRF.

Descripción de la maquina elegida. Se seleccionó un enfriador de agua glicolada de la

marca INTARCON. Es de enfriamiento medio de temperatura y el agua alcanza -5°C para

uso en camisas de refrigeración, con una potencia nominal de 23,6 kW.

68

La información técnica del equipo de frio se encuentra en la tabla 15.

Tabla 15. Ficha técnica del equipo de frio seleccionado

Nombre del equipo Unidad enfriadora de aire con agua glicolada

Marca INTARCON

Modelo MJH-NH-6000

Capacidad 4300 l/h

Potencia 23,6 kW

Dimensiones Longitud: 3,46 m Ancho:0,505 m Altura:0,637 m

Material Acero galvanizado precalado

Peso 290 kg (Equipo de frio)

Refrigerante Refrigeración con aire

Procedencia España

Recomendaciones

• Alimentación 400V-III-50Hz.

• Batería de enfriamiento de aire de alta eficiencia, de tubos de

cobre y aletas de aluminio, con paso de aleta de 5 mm.

• Bandeja de condensados abatible en acero inoxidable.

• Resistencia flexible de desagüe

• Motoventiladores axiales de alto caudal a 1300 rpm.

• Circuito hidráulico optimizado para agua glicolada.

• Válvula solenoide de regulación integrada en la unidad.

• Conexiones hidráulicas para roscar.

• Cuadro de control y potencia con microprocesador

electrónico y

display digital, con protección magneto-térmica de resistencias

y ventiladores, 6 relés de mando, sondas de temperatura de

cámara y desescarche, e indicadores luminosos de

funcionamiento.

Imagen

69

3.5.5 Despulpadora. Este equipo se emplea en la obtención de la pulpa de mango.

Necesidades. Los mangos seleccionados pasan al proceso de extracción del mosto, que

inicia con una operación que separa la pulpa de la cascara y semillas del fruto. En

producción de vinos blancos la operación se conoce como despalillado – estrujado, para el

caso del mango es una operación de despulpado. Según el cronograma de producción el

despulpado del mango tiene un flujo másico de 1.334 kg/h. Adicional al equipo de

despulpado es necesaria la adición de un tanque tipo pulmón al proceso, donde se

acumule la pulpa extraída para luego ser bombeada al siguiente proceso, el enfriamiento.

También es necesaria mano de obra para alimentar la despulpadora con los mangos

seleccionados.

Criterios de selección. Para seleccionar el equipo del despulpado se debe tener en cuenta

las características de la materia prima. Al proceso entra mango entero, con peso un

promedio de 570g por fruto, de piel lisa y forma elipsoidal. Del fruto, la cantidad de pulpa

varía entre 63 y 65% (Sergent, 1999) siendo la semilla un 21% del peso y la cáscara el

16% restante (Corpoica, 2010). La pulpa de mango posee una densidad de 1,09 g/ml, un

pH de 3,87 y un contenido de solidos de 14,5 y 15,2 °Brix (Rosero y Sarmiento, 2006).

Las características de la maquina deben permitir que la fruta ingrese al proceso entera

puesto que no hay procesos de adecuación antes del despulpado, por lo que debe ser un

equipo adecuado para procesar frutas de alta dificultad.

En el proceso, el mango es alimentado manualmente desde canastillas de 20 kg por lo que

el equipo necesita facilitar este proceso con una tolva de recepción que permita alimentar

el equipo manualmente con disposición vertical desde arriba del equipo. Todas las partes

en contacto con la fruta deben ser en acero inoxidable, preferiblemente en acero

inoxidable 304 o 316 de uso industrial en alimentos, que debido a la adición de molibdeno

a la aleación es resistente a la corrosión, al que puede verse expuesto el equipo, no por las

características de la materia prima sino por las sustancias de limpieza y desinfección que

70

pueden contener cloruros que favorecen la corrosión (Universidad Nacional de Colombia,

2002)

Existen diferentes tipos de máquinas despulpadoras. Según su disposición y sentido del

flujo másico pueden clasificarse despulpadores de sistema horizontal, semi-horizontal

(inclinado) y vertical. Las despulpadores de sistema vertical consisten de un cilindro

angosto que rota verticalmente, cubierto con una manga de cobre o de metal con tres a

seis canales que se vuelven más y más angostos conforme la pulpa viaja hacia abajo. La

fruta se alimenta desde arriba. Conforme los canales se vuelven más angostos, la presión

sobre la fruta se incrementa, removiendo la pulpa de la semilla, que se cae a través de un

espacio entre el canal y el tambor. Las semillas, mientras tanto, permanecen en los canales

para ser recolectados luego. Pueden procesar de 0.25 toneladas por hora a 2 toneladas por

hora. (Fuentes y Paredes, 2011). Entre las despulpadoras horizontales, se encuentra la

despulpadora de tambor. Estas despulpadoras consisten de un cilindro metálico horizontal

de 20 a 30 centímetros en diámetro con hoyuelos, una placa despulpadora con o sin

canales, y una placa separadora. La fruta se alimenta a la despulpadora uniformemente a

lo largo del cilindro desde arriba. El tambor rotador mueve a la fruta a través de los

canales de la placa, ejerciendo presión en cada fruto hasta que se remueve la pulpa. La

distancia entre el cilindro y la placa se puede ajustar para minimizar el daño la semilla y

para evitar tener fruta sin despulpar. Es utilizada para despulpar frutas con semillas

pequeñas y de diámetro no superior a los 12 cm. (Fuentes y Paredes, 2011).

Otra de las despulpadoras horizontales, es la despulpadora por pantallas o tamices. Este

tipo de despulpadora, según lo describe el proyecto de Fuentes y Paredes (2011),

consisten de un cilindro hueco con huecos largos en ranura con un rotor adentro. El rotor

mueve la fruta dentro del cilindro presionándola en contra de las paredes de adentro. Las

frutas pierden la pulpa conforme pasan por las grietas de los cilindros. Este tipo de

despulpadora es ampliamente utilizada en la agroindustria por sus rendimientos y

capacidad pues puede procesar entre 0.3 y 15 ton/h. El equipo de despulpado elegido

según el tipo es una despulpadora horizontal de tamices, debido a que presenta mayor

capacidad y rendimiento frente a las despulpadoras horizontales, por extraer más pulpa de

71

las cáscaras y semillas por la presión en los tamices. Además este proceso no daña la

semilla y esto evita impurezas en la pulpa. El mango que es una fruta de alta dificultad

para despulpar por el diámetro de la semilla y la cantidad de solidos de la pulpa se procesa

industrialmente en este tipo de despulpadoras.

Los tamices de la máquina deben ser intercambiables, dependiendo el tamaño de partícula

que se requiera. En este caso un mayor tamaño de partícula favorece el proceso de

desfangado, puesto que a mayor tamaño de partícula, mayor es la fuerza que se ejerce

sobre las columnas de fluido y se produce una separación de fases por gravedad

fácilmente (Universidad Nacional de Colombia, 2002). Adicionalmente, los componentes

de la máquina como la tolva, los tamices y las bandejas deben ser desmontables para

facilitar un adecuado lavado del equipo.

Descripción de la máquina elegida. Comparando la información previa con diferentes

catálogos de proveedores teniendo en cuenta todos los criterios mencionados se

seleccionó una despulpadora horizontal de la marca COMEK Colombia. Esta

despulpadora posee un sistema de despulpado horizontal, con corrector de inclinación que

permite convertir el sistema en semi-horizontal para aumentar el rendimiento de la

máquina. Elaborada en acero inoxidable SAE 304, en todas sus partes, inclusive el cuerpo

del equipo, el acero inoxidable 304 provee una resistencia extra contra la corrosión debido

a su bajo contenido de carbono y es utilizado para la industria alimenticia. Tiene dos

tamices intercambiables, uno de 2.3 mm y otro de 4 mm, que permiten trocear, licuar y

despulpar frutas de alta dificultad con semillas grandes como el mango, hasta despulpar

frutas pequeñas y refinar pulpas.

Funciona mediante un sistema de aspas patentado, que permite que la cáscara y la semilla

salgan totalmente secos aumentando el rendimiento del proceso. La fruta ingresa por

medio de la tolva a una sección donde el eje con ayuda de unos pines rompen la cáscara

de la fruta, para luego pasar a la zona del sistema de aspas que presionan la fruta contra

los tamices para separar la pulpa de la semilla. Las aspas están protegidas para evitar que

las semillas se partan y se produzcan astillas en la pulpa. Luego de pasar por los tamices,

72

las cáscaras y semillas son expulsadas por la bandeja inclinada de la parte frontal mientras

que la pulpa fluye de los tamices y se recolecta en la bandeja amplia lateral. Cuenta con

una capacidad máxima de proceso de 1500 kg/h, que cumple con las necesidades del

proceso (1333 kg/h).

La tabla 16 muestra la ficha técnica de la despulpadora seleccionada.

Tabla 16. Ficha técnica de la despulpadora seleccionada

Nombre del equipo Despulpadora

Marca COMEK

Modelo REF. 1000

Capacidad 1000 – 1500 kg/h

Potencia 1.5 kW

Motor SIEMENS de 3 h.p.

Dimensiones Altura: 1.4m Ancho: 1m Profundidad: 0.8m

Material Acero Inoxidable 304

Peso 80 kg

Procedencia Colombia

Recomendaciones

La máquina opera con voltaje trifásico de 220V a 60Hz.

Partes de recambio:

1- Rodamiento tipo pedestal 1”

1- Ojo 1”

1- Correa caucho tipo “B” de 56“

2- Poleas tipo “B” 7/8” x 3” ( de un canal)

1- Retenedor caucho 1” interna

3- Paletas de caucho atóxico (aspas) 28 x 5 cm.

2- Niveladores de 7/8” x 20 Cm”

Tornillos en acero Inox.: Varios en 3/16” y 5/16”.

2 templetes 5/16” x 33

Imagen

73

3.5.6 Tuberías. Se requieren tuberías para los transportes de los productos fluidos a través de

los procesos, como se muestra en la tabla 17.

Tabla 17. Necesidades de tubería entre los procesos

Equipos Se requiere

tubería antes

Cantidad

aproximada en

m

Accesorios

necesarios

Se requiere

tubería

después

Cantidad

aproximada en

m

Accesorios

necesarios

Despulpadora no 0 no si 1

bombas

Reductores

válvulas

codos

Intercambiador de

calor si 1

bombas

si 1

codos

reductores válvulas

válvulas Reductores

codos

Criomacerador si 1

codos

si 1,5 bomba válvulas

reductores

Prensa si 1,5 bomba si 4 bomba

Tanques de

desfangado si 4 bomba si 10 bomba

Centrifuga si 10 bomba si 10 bomba

Tanques de

fermentación si 10 bomba si 15 bomba

Filtro de placas si 15 bomba si 1 bomba

Filtro amicrobico si 1 bomba si 5 bomba

Tanque de

estabilización si 5 bomba si 5 bomba

Filtro amicrobico si 5 bomba si 4

bomba

reductores

válvulas

codos

Tanque siempre

lleno si 4

bomba

si 7

bomba

reductores reductores

válvulas válvulas

codos codos

74

Línea de embotellado

si 7

bomba

NA NA NA reductores

válvulas

codos

Necesidades. Son necesarias para el proceso las conducciones entre las diferentes

operaciones. En cada operación se manejan diferentes condiciones por lo que se tendrán 2

tipos diferentes de tubería, que se explicará más adelante en el capítulo.

Criterios de selección. Las conducciones dentro de la empresa son necesarias para los

transportes del producto en la planta, mediante el uso de tuberías y bombas para el

transporte a presión de los fluidos. Las características de los flujos en los diferentes

procesos varían según como se explican en cada una de las descripciones de los equipos,

y así se tendrán en cuenta para los cálculos de tuberías y bombas descritos en el anexo 4.

Para las conducciones en planta se pueden utilizar diferentes tipos de materiales de tubería

dependiendo de las características del proceso. Para este caso se necesitan materiales

inertes, resistentes a la corrosión, elevada resistencia mecánica, de paredes lisas para

disminuir las perdidas por fricción, y en lo posible utilizar el mismo tipo de diámetro de

tuberías y conexiones (Alonso, 2011).

Un material ideal puede ser el acero inoxidable, pues es apto para alimentos y cumple con

los criterios especificados, aunque el costo es más alto que otras tuberías. Además el uso

de tubería fija requiere una mayor área de proceso y dificulta el transporte de operarios y

materiales en planta. También está la opción de utilizar materiales poliméricos, como el

PVC, PFA y PTFE aptos para alimentos, en modalidades fijas desmontables, o flexibles.

Las tuberías flexibles reducen las pérdidas por fricción del flujo por lo que estas se

desprecian, y permiten el montaje y desmonte con facilidad entre equipos, especialmente

en el proceso de trasiegos y transportes entre tanques de almacenamiento.

75

Descripción de la maquina elegida. Para este caso se seleccionaron 2 tipos de tuberías.

Las primeras construidas en acero inoxidable AISI 304, para las conexiones entre el

despulpado, enfriamiento y llenado del criomacerador y además para el traslado de los

tanques siempre llenos a la línea de embotellado. En el despulpado se seleccionaron así,

debido a que es un proceso de flujo continuo y lineal que permite un flujo constante

necesita un material resistente a la corrosión además de estar aislado con el ambiente para

evitar el crecimiento de los microorganismos y ganancia de calor desde el ambiente. Para

los tanques siempre-lleno la conexión en acero inoxidable AISI 304 se requiera para que

no halla contacto con el ambiente y que el vino permanezca en un ambiente aislado y

estéril. En el caso de las otras conexiones se utilizará una tubería flexible de PFTE apto

para uso alimentario según las directrices 21 CFR de la FDA, con una malla en acero

inoxidable AISI 304 para resistir las presiones.

Según la información de la tabla son necesarios 9 metros de tubería fija en acero

inoxidable AISI 304 y 55,5 m de tubería flexible de PFTE, para un total de 64,5 m de

conexiones.

La información de las tuberías se encuentra en las tablas 18 y 19 que se presentan a

continuación.

76

Tabla 18. Ficha técnica de tubería fija

Nombre del equipo Tubería fija

Marca Swagelok

Modelo SS-T25M-S-2,5M-6ME

Dimensiones Diámetro: 25mm Espesor: 2,5 mm

Material Acero Inoxidable 304

Peso 1.41 kg/m

Procedencia Estados Unidos (Sucursal Colombia)

Presión de trabajo 260 Bar

Imagen

77

Tabla 19. Ficha técnica de tubería flexible

Nombre del equipo Tubería flexible PTFE

Marca Swagelok

Modelo SS-16BHT-48

Dimensiones Diámetro: 25mm Espesor: 2,5 mm

Material

PTFE calidad alimentaria con malla exterior en acero

inoxidable AISI 304

Peso 0,58 kg/m

Procedencia Estados Unidos (Sucursal Colombia)

Presión de trabajo 68,9 Bar

Imagen

3.5.7 Bombas. Empleadas para transportar los materiales fluidos en la empresa.

Necesidades. El bombeo es necesario en varias partes del proceso donde los equipos de

proceso no cuentan con bomba incorporada para liberar el producto a presión. Según el

cronograma, el flujo másico de bombeo mínimo es de 854 kg/h para la salida del

despulpado y el flujo máximo es de 2340 kg/h para el bombeo hacia el segundo

centrifugado. Para este caso se tiene en cuenta el mayor número de bombeos simultáneos,

según el cronograma se tienen 4 bombeos simultáneos además de la bomba del

78

despulpado. Por lo tanto se necesitan 2 tipos de bomba, una para el despulpado y otro para

el resto de bombeos en la planta.

Criterios de selección. Para la operación de bombeo se debe tener en cuenta que lo que

se va a transportar inicialmente es un mosto de mango denso, con una densidad máxima

de 1.260 kg/m3 y una viscosidad de 2,416 Pa*s. Los flujos de los procesos, especialmente

aquellos que necesitan un flujo constante pues operan linealmente deben ser tenidos en

cuenta pues son diferentes a las operaciones por baches. También los racores de las

bombas deben ser compatibles con las tuberías utilizadas.

Para la selección de las bombas es de gran importancia la determinación de la cabeza neta

positiva de succión o NPSH, para evitar que la bomba cavite. Se recomienda tener un

NPSH disponible menor 1,5 m que el NPSH calculado. Los cálculos del NPSH se

encuentran en el anexo 4.

Se tienen dos tipos de bombas de trasiegos, que son las siguientes:

- Bombas volumétricas. Qué habrá de distintos tipos, como bombas de pistones, de

membrana, de pistones rotativos o lobulares, de rodete o estrella flexible, de engranajes y

de tornillo excéntrico.

- Bombas centrífugas. Que se pueden encontrar de anillo líquido o de dos o más niveles.

Descripción de la maquinaria elegida. Para este caso, se seleccionaron 2 tipos de

bombas centrifugas según el caudal, tipo EBARA ENORM. Las bombas están construidas

en acero inoxidable, para uso agrícola e industrial, de fácil limpieza y aptas para flujos

continuos de líquidos pesados de densidad y viscosidad media-alta.

La tabla 20 presenta la ficha técnica de las bombas seleccionadas.

79

Tabla 20. Ficha técnica de la bomba seleccionada

Nombre del equipo Bomba Centrifuga

Marca EBARA

Modelo MDM4 32/125-0,55

Potencia 0,55 kW

Dimensiones Altura: 0.3m Ancho: 0.4m Profundidad: 0.56m

Material Acero Inoxidable AISI 304

Peso 200 kg

Procedencia Colombia

Recomendaciones

• Presión máx. de trabajo: 10 bar.

• Temperaturas máx. del líquido vehiculado:

•Versión estándar: -10ºC / +90ºC

•Versión especial: -20ºC / +120ºC con juntas en vitón y C.

•M •Mecánicos especiales

•Motor eléctrico estándar

• Protección IP55

• Aislamiento Clase F

• Servicio continuo

• Trifásica 230/400V ± 10% 50 Hz hasta 4 kW inclusive

400/690V ± 10% 50 Hz para potencias superiores

Imagen

80

Tabla 21. Ficha técnica de la bomba seleccionada

Nombre del equipo Bomba Centrifuga

Marca EBARA

Modelo MD 32-125/1.1

Potencia 1,1 kW

Dimensiones Altura: 0.3m Ancho: 0.46m Profundidad: 0.76m

Material Acero Inoxidable AISI 304

Peso 250 kg

Procedencia Colombia

Recomendaciones

Presión máx. de trabajo: 10 bar.

Temperatura máx. del líquido vehiculado: 90ºC

Motor asíncrono 2 polos.

Aislamiento Clase F

Protección IP55

Monofásica 230V ± 10% 50 Hz

Trifásica 230/400V ± 10% 50 Hz hasta 4 kW inclusive

400/690V ± 10% 50 Hz para potencias superiores

Condensador y protección termoamperimétrica de rearme

automático incorporada (monofásica).

Trifásica: protección a cargo del cliente

Imagen

3.5.8 Intercambiador de calor. Se dimensiona este equipo para el enfriamiento del mosto.

Necesidades. La bomba envía la pulpa con presión para que pase a través del equipo de

enfriamiento donde pasa de una temperatura máxima de 25 °C a 8°C a la salida del

intercambiador para pasar al proceso de criomaceración. El flujo másico para el

intercambiador de calor determinado en el balance de materia es de 854 kg/h.

81

Criterios de Selección. La pulpa de mango que sale del despulpado puede encontrarse a

una temperatura de 25°C en equilibrio con el ambiente o menores. En este punto la pulpa

recién extraída cuenta con la densidad más alta del proceso, 1260,6 kg/h, una viscosidad

de 2,149 Pa*s y un calor especifico de 2,23 kJ/kg °C. Para la selección del equipo uno de

los factores clave además de las características del fluido es la cantidad de calor a extraer

del producto. Asumiendo el cambio de temperatura más alto se realizaron los cálculos de

balance de energía que pueden examinarse en el anexo 3, dando un valor de 13.9 kW,

teniendo en cuenta las propiedades térmicas del producto, el flujo másico y la duración de

la operación.

Para el proceso de enfriamiento pueden utilizarse varios tipos de intercambiadores de

calor, como el intercambiador de placas que consta de un paquete de placas de acero

inoxidable, sujetas por un bastidor, que se encuentran corrugadas para conseguir una

transferencia óptima de calor. En este equipo, cada canal por donde circula la pulpa, tiene

a ambos lados un canal por donde circula el refrigerante. Este intercambiador presenta

problemas de acumulación y taponamiento con fluidos con sólidos en suspensión de gran

tamaño de partícula y necesita un mantenimiento y limpieza constante. También se tiene

el intercambiador tubular, que consta de un conjunto de tubos ensamblados en una unidad

compacta, donde un tubo está cubierto por otro de mayor diámetro y por su interior

circulan los fluidos a enfriar, según factores como la viscosidad, la velocidad y el factor

de incrustación del fluido (Cengel, 2006). Es utilizado para la trasferencia de calor con

fluidos con alta viscosidad y sólidos con tamaño de partícula medio. Los monotubulares

se utilizan con frecuencia en la industria enológica debido al manejo de partículas de

tamaño medio.

Descripción de la maquina elegida. De acuerdo a las necesidades del proceso se

seleccionó un intercambiador de calor tubular, de la marca AGROVIN y con las

características que se relacionan en la tabla 22.

Este equipo cuenta con un caudal máximo de mosto de 2000 l/h que cumple con los

requerimientos de flujo de la operación y permite un crecimiento del flujo del proceso y la

82

futura optimización del mismo. La capacidad de transferencia de calor del equipo es de

20.000 Frigorías/h que equivalen a 23,5 kW, suficiente para las necesidades de la

operación. Está construido en acero inoxidable AISI 304, resistente a la corrosión y apto

para manejo de alimentos. Este equipo se seleccionó pues es el de menor capacidad en los

catálogos industriales consultados que cumple con los requerimientos de construcción y

transferencia de calor.

Tabla 22. Ficha técnica del intercambiador de calor

Nombre del equipo Intercambiador de calor tubular

Marca AGROVIN

Modelo IT 4/57/3

Capacidad 2000 l/h (Mosto)

Potencia 23.5 kW

Dimensiones Altura: 1,05 m Ancho: 0,7 m Largo: 2 m

Material Acero Inoxidable 304

Superficie 1,89 m2

Procedencia España

Recomendaciones

Diámetro Interior: 50mm

Diámetro Exterior: 70mm

Espesor: 1,5 mm

Montado sobre patas

La disposición de los fluidos es en contracorriente para

obtener mejor rendimiento de enfriamiento.

Equipado con colector con válvulas de entrada y salida de

mosto, colector de agua y termómetros.

Imagen

83

3.5.9 Criomacerador. Este equipo se dimensiona para la transferencia de aromas de las cáscaras

al mosto.

Necesidades. Cuando el mosto se enfría hasta 8°C, pasa por tuberías de acero inoxidable

hacia el proceso de maceración en frio (Criomaceración). El flujo de mosto es de 854 kg/h

y además entran también las cáscaras con un flujo de 416 kg/h. El macerador se llena en 3

horas de proceso y la cantidad total a macerar es de 3041 k, equivalentes a 2415 litros

(anexo 4).

Criterios de Selección. El mosto de mango que ingresa al tanque tiene una temperatura

de 8°C, con las características de densidad y viscosidad que se presentan en los procesos

anteriores. El mosto se pone en contacto con las cáscaras seleccionadas después del

proceso de selección que ingresan también al criomacerador. Este proceso de maceración

prefermentativa es indispensable en la elaboración de vinos blancos y con el tiempo se usa

con más frecuencia. La importancia de este proceso radica en la transferencia de

sustancias aromáticas al mosto, que aumenta en un 30 – 40 % los aromas del producto

final. Además la maceración enriquece al mosto con aminoácidos para facilitar la

fermentación (De Rosa, 1997). La maceración puede realizarse en depósitos de acero

inoxidable autovaciantes, dotados de camisas de refrigeración para el mantenimiento de la

temperatura, y provistos de rejillas para realizar un buen drenaje o escurrido del mosto al

finalizar el proceso. O también, usar depósitos especiales para las maceraciones

prefermentativas, donde destacan los depósitos horizontales rotativos, también provistos

de rejillas de drenado y en algunos modelos dotados de camisa de refrigeración. En

algunas ocasiones, esta maceración se realiza dentro de una prensa de membrana de tipo

tanque, con los canales de salida de mosto cerrados.

Descripción de la máquina elegida. Se seleccionó un macerador rotativo horizontal de la

marca Diemme. Este equipo cuenta con un sistema de movimiento rotativo que favorece

la transferencia de masa y calor, necesarias pues también las condiciones de temperatura

(8°C) deben mantenerse para evitar el inicio de la fermentación manteniendo a los

microorganismos en fase de latencia y evitando daños por frio en el mosto. Otro factor de

selección fue el hecho de que era de menor capacidad en los catálogos de proveedores,

84

puesto que el proceso de criomaceración se utiliza solo a nivel de grandes escalas

industriales, la capacidad nominal mínima de los equipos es de 6 m3. En este caso la

capacidad máxima del criomacerador es de 6550 l.

La información técnica del equipo se relaciona en la tabla 23.

Tabla 23. Ficha técnica del criomacerador

Nombre del equipo Macerador horizontal rotativo

Marca Diemme

Modelo Classic 60

Capacidad 6550 litros

Potencia 2.2 kW

Dimensiones Altura: 2,365 m Ancho: 1,932 m Largo: 4,022 m

Material Acero Inoxidable 304

Superficie camisa 4 m2

Peso 800 kg

Procedencia Italia

Recomendaciones

- El llenado del producto puede pasar a través de la puerta

colocada sobre el cuerpo cilíndrico o a través de una válvula

de alimentación esférica (opción) colocada en la parte inferior

cónica.

- El drenaje del líquido pasa a través de canaletas especiales

brillantes para agilizar la limpieza y equipadas con

dispositivos a bayoneta a empalme rápido que hacen su

montaje y desmontaje fácil y rápido.

- Durante el proceso una válvula respiradero permite la salida

del gas emanado durante la fermentación.

- El vinificador horizontal CLASSIC lleva un sistema

automático para el ajuste de la temperatura del mosto en

elaboración con camisas de cambio térmico soldadas al

tanque, junto rotante, sonda de temperatura y sistema

electrónico de control.

- Tablero eléctrico con caja en acero inoxidable AISI 304 sobre

un soporte independiente con PLC para la controlar las

operaciones manuales y de las secuencias automáticas.

Imagen

85

3.5.10 Prensa. Este equipo se dimensiona para la extracción del mosto.

Necesidades. El objetivo principal del prensado es la máxima extracción del mosto que se

encuentra mezclado con las cascaras del mango, ya que estos vienen del criomacerador, el

prensado se realiza por baches con una capacidad de 1521 kg/bache.

Criterios de selección. El material que entra a la prensa es el que sale terminado el

proceso de criomaceración, la pulpa con las cáscaras que ya han transferido las sustancias

volátiles ligadas a los aromas característicos. Este mosto tiene una densidad aproximada

de 1.26 g/ml. Mediante el prensado se produce una extracción del mosto, debido a la

presión mecánica ejercida sobre la pulpa, una vez despulpada y macerada. La presión

debe ser la mínima posible y los movimientos de la vendimia limitados, y ésta dependerá

de varios factores como son la variedad, el grado de madurez, entre otros. En la

vinificación en blanco de la uva el prensado va después del despalillado para extraer el

mosto y separar los hollejos. En el caso del mango, el prensado se realiza después del

macerado en frío, especialmente para separar las cáscaras pues la extracción del mosto

ocurre en el despulpado. En la industria se presentan varios tipos de prensas, las cuales

son: prensa vertical, prensa horizontal de platos, prensa neumática de membrana y la

prensa continúa de tornillo. De igual forma un factor importante es el material del que

estén hechas, así como su funcionamiento, ya que este es indispensable a la hora de tratar

el producto. También va la capacidad de la prensa, así como sus dimensiones para

permitir un correcto aprovechamiento del espacio en la planta.

Descripción de la maquina elegida. En este caso la que mejor se adapta al proceso es la

prensa neumática de membrana porque debido a su gran superficie de presión permite que

se ejerzan presiones menores a 3 bares, lo que genera que se aplique sobre la masa una

fuerza de extracción mayor, y así generar mayores rendimientos en el mosto con mayor

calidad y reduciendo tiempos de prensado (Alonso, 2011).

Esta prensa tiene un funcionamiento de tipo discontinuo, que funciona por medio del

inflamiento de una membrana interior de caucho grueso, que oprime la masa contra una

jaula de drenaje interna, y así, el prensado se consigue por la presión que libera el pastel

86

de residuos y la rotación de la jaula. El diagrama de prensado es una sucesión de ciclos de

subida de presión, mantenimiento, disminución y desmenuzado. Es decir es un proceso

cíclico

La tabla 24 corresponde a la ficha técnica de la prensa seleccionada.

Tabla 24. Ficha técnica de la prensa seleccionada

Nombre del equipo Prensa neumática abierta

Marca AGROVIN

Modelo PPA 9

Capacidad 1800 - 2000 kg/bache de masa fermentada

Dimensiones 4,82 x 2,16 x 2,69 m.

Potencia 0.75 kW motor de rotación cilíndrico.

2.2 kW motor del compresor

0.37 kW bomba de vacío

Material

Estructura: Acero inoxidable AISI 304

Membrana de presión: tejido de nylon recubierto con

material sintético no toxico

Peso 460 kg.

Procedencia España

Recomendaciones

•Tensión de alimentación 230 V, 50 Hz.

•Dotada de un grupo motorreductor autofrenante para

efectuar la rotación del cilindro, con transmisión de

cadena.

• Con compresor y soplante para un inflado rápido de la

membrana incorporado a la prensa (modelos 9-12-18-26-

35-45-70-100).

• Opcional compresor de tornillo con deposito acumulador

de aire comprimido para modelos grandes

(100-150).

• Racor de cuba de escurrido: 60 mm

• Capacidad de la cuba de escurrido: 190 l.

Imagen

87

3.5.11 Elevador de cangilones. Este equipo se dimensiona para el transporte de sólidos.

Necesidades. Luego del prensado salen cascaras y semillas con un flujo másico de 456

kg/h, las cuales es necesario darles una evacuación pronta de la planta con el fin de evitar

contaminación cruzada del producto por culpa de la descomposición de estas. Es así que

se realiza una recolección en canastillas y el contenido de estas es llevado a un elevador

de cangilones que se encarga de transportar estos desechos a un depósito ubicado fuera de

la planta, al cual se le realizará un manejo de residuos sólidos.

Criterios de selección. Los residuos generados por el prensado pueden ser almacenados

junto a la prensa, y luego ser evacuados de la planta, para esta operación se puede contar

con transporte en canastillas por operarios, o se pueden estivar las canastillas y ser

llevadas por un montacargas o carro con tracción humana, de igual manera está la opción

de usar bandas transportadoras que lleven los residuos a un destino definido, estas pueden

ser horizontales o con una cierta inclinación, de igual forma estas pueden ser lisas o con

elevaciones cada cierta distancia, así como pueden tener espacios definidos donde se

sitúen los residuos a transportar.

Descripción de la maquina elegida. Después del prensado las cascaras y semillas salen

de este proceso con un flujo másico de 456 kg/h, el cual es bastante elevado para

seleccionar el transporte por medio de operarios, es por esto que se seleccionó una banda

transportadora inclinada con cangilones, con el fin de permitir una rápida y adecuada

evacuación de los residuos de la planta. Los cangilones permiten que las cascaras y

semillas se ubiquen bien en el espacio y no se salgan de la banda, generando mayor

desorden y problemas de contaminación cruzada en el proceso, además la banda va a

tener un grado de inclinación es por esto que se necesita asegurar que los residuos van a

desplazarse de una manera fija a lo largo de la banda, hasta llegar a su destino final.

La tabla 25 corresponde a la ficha técnica del elevador de cangilones seleccionado.

88

Tabla 25. Ficha técnica del elevador de cangilones seleccionado

Nombre del equipo Elevador de Cangilones

Marca Geoffroy S.A.

Modelo Redler

Capacidad 3 t/h

Dimensiones

Ancho: 0,9 m

Largo: 2,5m

Altura: 3m

Material Acero inoxidable

Procedencia España

Potencia 0.75 kW

Imagen

3.5.12 Dosificador. Este equipo se requiere para la operación de sulfitado.

Necesidades. La operación de sulfitado se realiza paralelamente al bombeo del mosto

hacia el intercambiador de calor tubular, por lo que los tiempos y flujos según el

cronograma de producción son los mismos. Se necesita un total de 91.6 l de agua sulfitada

para el proceso, ver cálculos en anexo 4.

Criterios de selección. El mosto que va a ser sulfitado es el que transita por las tuberías

de bombeo hacia el intercambiador de calor y tiene una densidad de 1.26 g/ml y una

viscosidad de 2.416 Pa*s. El anhídrido sulfuroso puede ser utilizado de diferentes formas,

dependiendo del origen del gas como: combustión de azufre, gas licuado a presión,

soluciones acuosas, sales cristalizadas. Entre las sales cristalizadas más empleadas está el

metabisulfito de potasio, que presenta menor efectividad, hay que disolverlo antes de su

adición y por su contenido en cationes (sodio o calcio) pueden inducir a una mayor

inestabilidad tartárica y a una disminución de la acidez. A pesar de ser más estable que el

gas y producir menor olor desagradable, el que se empleará será el anhídrido sulfuroso en

89

forma de gas, cuya principal ventaja es que permite una adicción directa en forma de

líquido o evaporándose en forma de gas. Su presentación es en balas, botellas o bombonas

metálicas que contienen el gas comprimido y licuado a unas 3 atm de presión, pudiendo

obtenerse gaseoso o líquido según la posición de la válvula de la bombona. Su

inconveniente es que debe utilizarse con rapidez ya que en almacenajes prolongados

pierde su concentración por evaporación del gas y debe manejarse con precaución para

evitar intoxicaciones. Otra forma de variabilidad del sulfitado sería el número de aportes

que se realizan para una misma vinificación, por ejemplo en vinificación en blanco, para

conseguir la protección de las uvas y de los zumos contra las oxidaciones por el SO2, se

pueden realizar fraccionamientos del sulfitado a lo largo del proceso. Hasta ahora se

pensaba que lo mejor era realizar un único sulfitado y lo antes posible, pero modernas

teorías opinan que es preferible fraccionar la dosis en 3 o 4 aplicaciones, añadiéndolas a

lo largo del proceso de manipulación de la vendimia y antes de la fermentación alcohólica

(Gonzales, 2010). En una vendimia blanca sería, una primera dosis en el viñedo

especialmente cuando se vendimia a máquina, otra segunda en la tolva de descarga de la

bodega, la tercera antes del prensado y por fin la cuarta antes del desfangado o

fermentación. Con este sistema se consigue mantener por reposición el SO2 “activo”, que

es la fracción que realmente presenta la eficacia del anhídrido sulfuroso, y así permitir

reducir la dosis total del mismo, con una importante mejora cualitativa en los vinos

elaborados.

Descripción de la maquina elegida. El equipo elegido para el sulfitado fue un

dosificador automático de sulfuroso impulsado por una bomba peristáltica PSF 1 marca

CASALS o similar. El gas sulfuroso contenido en una bala es disuelto en agua a razón de

30 g/l, dentro de un depósito de mezcla de determinada capacidad, construido con

materiales inatacables por este gas, en este caso de polietileno con una capacidad de 150 l.

El agua sulfitada es impulsada hacia la tubería de vendimia, por medio de una bomba

electromecánica de caudal regulable, con caudales comprendidos en un rango entre 10-

200 l/h, a una presión máxima de 8 bares, y siempre superior a la de bombeo de la

vendimia para permitir su inyección. La tubería de inyección termina en una boquilla de

inyección, fijada en la tubería por medio de una abrazadera, e interiormente, lleva una

90

bola de cierre y un muelle de presión, que impide la entrada de mosto en sentido contrario

al circuito de inyección.

La tabla 26 corresponde a la ficha técnica del dosificador seleccionado.

Tabla 26. Ficha técnica del dosificador seleccionado

Nombre del equipo Dosificador automático de sulfuroso

Marca CASALS

Modelo MODELO Línea 1

Capacidad 2 – 20 hl/h

Potencia 0.75 kW

Dimensiones

Dosificador: 2,2 x 1,3 x 0,55m

Bombas:

Altura: 0.59 m Ancho: 0.622 m Profundidad: 0.884 m

Material

Bombas en aluminio anticorrosión con chasis en Acero Inoxidable

304

Peso 95 kg

Procedencia Colombia

Recomendaciones

Características de las bombas.

Bombas dosificadora peristáltica ROTHO PSF 1

Variador de giros con convertidor de frecuencia relación 1/5 de

0,75 KW.

Cuadro eléctrico con presostato.

Racores DIN 32 11851

Compensadores para líquidos y barricas.

Cuerpo robusto de hierro fundido o aluminio anti-corrosión.

Capó y protectores de poliestireno con visor de control.

Tapa en plexiglás transparente.

El rotor está apoyado directamente sobre un doble rodamiento

para una mayor resistencia a altas presiones y condiciones de

trabajo de prolongadas duraciones.

Flujo revertido por medio de inversión de giro del motor.

Capacidad de operar en seco.

Aspiración hasta el 98% de vacío total.

El árbol del motorreductor se introduce directamente sobre el

soporte del rotor.

Chasis robusto en acero inoxidable

Imagen

91

3.5.13 Tanques. El dimensionamiento de estos equipos corresponde para el desfangado y

fermentación.

Necesidades. El desfangado se realiza en tanques, para los cuales se halló su capacidad de

acuerdo con un flujo másico de 2434 kg/bache, este proceso tiene como objetivo la

decantación de los sólidos del mosto con ayuda de bentonita y gel de sílice, además de

mantener el mosto a una temperatura de 8°C. Los tanques van a ser empleados también

para los procesos de fermentación y de estabilización tartárica. En el primero de ellos

necesita una temperatura de proceso de 16°C, con un pH de 3,2 y unos °Brix iniciales de

21, con un flujo másico de 2350 kg/bache teniendo como objetivo la conversión de

azúcares presentes en el mosto en etanol y dióxido de carbono, para ello el mosto está en

los tanques 10 días fermentando y 5 días sedimentando los lías. Para hallar el volumen de

los tanques se utilizó la capacidad máxima necesaria de ellos y con la densidad del mosto

de 1,09g/ml se llevó el valor a unidades volumétricas, de igual forma se planteó tanques

con dimensiones 1:2,5 para dar mayor utilización al espacio aéreo.

Criterios de selección. El mosto será transportado a los tanques por medio de bombas y

tuberías de conducción, los tanques deben tener la capacidad requerida por bache, además

de su factor de seguridad que oscila entre el 10% y el 30%. Los tanques pueden ser de

materiales tales como aceros ya sean al carbono o inoxidables, aluminio, cobre, aleaciones

con níquel o titanio, concreto o polímeros. De igual forma se encuentran tanques con

patas, subterráneos, enterrados, aislados o seguidos de otros equipos (Alonso, 2011). La

forma del fondo puede ser: plana, redondeada, cónico o descansando sobre una base, así

mismo las tapas pueden ser fijas, móviles o estar abiertos a la atmósfera. Los tanques

pueden contar con diferentes accesorios, como por ejemplo un termómetro, un

manómetro, un nivel, agitadores, chaquetas para el control de temperaturas, agitadores,

ventanas de inspección.

La orientación de los tanques puede ser de manera horizontal o vertical; su relación de

diámetro-altura puede presentarse: 1:1, 1:2, 1:2,5 o según se requiera de acuerdo a la

92

capacidad requerida. Para le selección de los tanques se realizaron los cálculos de

dimensionamiento pertinentes que se pueden encontrar en el anexo 4.

Descripción de la maquina elegida. Según los criterios de selección mencionados, se

escogió un tanque con un factor de seguridad del 30% debido a que los procesos que se

llevaran a cabo en los tanques tienen la producción de dióxido de carbono lo que genera

un aumento en la presión y el volumen necesario para los mismos, es así como se

determinó que es necesario un tanque de 3000L por bache. La cantidad de baches a

elaborar es de 10 por lo cual se planteó la capacidad total de la planta en tanques que

arrojó un valor de 12 tanques, sin embargo es necesario contar con un factor de seguridad

y se toma como base un 150% en tanques de acuerdo a la capacidad requerida, es decir

que la capacidad requerida es de 12 tanques, y la capacidad disponible será de 18 tanques.

Los tanques deben ser de un material inerte debido a que se va a almacenar mosto y vino

para lo que es necesario que se conserven los productos según sus características, físicas

químicas y organolépticas y que el material del tanque no interactúe con el producto, de

igual forma debe ser resistente a la corrosión y que permitan su fácil limpieza, es por esto

que los tanques deben tener patas que lo distancien aproximadamente a 1m del piso.

De igual forma los tanques deben tener un fondo cónico, con tapa redondeada, sin

embargo 2 de los 18 tanques serán con tapa móvil o siempre llenos, que estarán ubicados

justo antes del embotellado para almacenar el vino que pasa por la ultima microfiltración

y evitar cualquier contacto con el medio ambiente. Todos los tanques deben tener un

termómetro que permita controlar la temperatura que tiene el mosto o el vino según

corresponda el producto y el proceso del momento, al igual un nivel que permita ver la

cantidad de llenado del mismo. Así mismo es necesario que los tanques cuenten con

chaqueta, para llevar el producto a la temperatura requerida según el proceso, ya sea 12°C

para el desfangado, 16°C para la fermentación o de -5°C para la estabilización tartárica.

La forma de los tanques puede ser cilíndrica, esférica, cilíndrica con tolva, así como su

ubicación puede ser vertical, de igual forma su relación de diámetro altura es de 1:2,5 para

tener un mayor aprovechamiento del espacio aéreo en la planta. Su alimentación y

93

descarga se realizara por bombeo. Para la determinación de los fenómenos de

transferencia de calor en los tanques de fermentación, se evaluaron mediante ecuaciones

de convección natural adicionando el calor de fermentación producido. Estos cálculos ser

relacionan en el anexo 4, donde se explican a profundidad y se resumen en el balance

energético del proceso y en la selección del equipo de frío.

Las tablas 27 y 28 corresponden a las fichas técnicas de los tanques seleccionados.

Tabla 27. Ficha técnica del tanque con patas seleccionado

Nombre del equipo Tanque con Patas

Marca Inoxcol

Modelo

Capacidad 3000L

Dimensiones Diámetro: 1m

Altura: 3m

Material Acero inoxidable AISI 304

Procedencia Colombia

Accesorios

Chaqueta

Manómetro

Termómetro

Ventana de Inspección

Imagen

94

Tabla 28. Ficha técnica del tanque siempre lleno seleccionado

Nombre del equipo Tanque siempre lleno

Marca Inoxcol

Modelo Tanque con tapa móvil

Capacidad 3000L

Dimensiones

Diámetro: 1m

Altura: 3m

Material Acero inoxidable AISI 304

Procedencia Colombia

Accesorios

Chaqueta

Manómetro

Termómetro

Ventana de Inspección

Imagen

3.5.14 Centrifuga. Este equipo se dimensiona para la separación de partículas finas de sólidos.

Necesidades. Se cuentan con dos procesos de centrifugado en la línea de proceso, con un

flujo másico máximo de 2398 kg/h. Se buscará que el equipo seleccionado cumpla con los

requerimientos de ambos procesos de centrifugación, que de acuerdo al cronograma de

producción no se cruzan por lo que pueden realizarse con la misma centrífuga. La

95

centrifuga debe estar diseñada para procesar mostos para vinificación preferiblemente y

estar dotada de una bomba.

Criterios de selección. Inicialmente se tienen en cuenta las características del fluido que va

a pasar por el proceso de centrifugación. El mosto que entra al proceso de centrifugación

viene del desfangado, donde por medio de la sedimentación y la acción de las bentonitas se

logra separar gran cantidad de solidos del mosto llegando a niveles de turbidez de entre 300

y 200 NTU (Unidad Nefelométrica de Turbidez) que equivale a un porcentaje de 0.75 a

0.5% de sólidos (Alonso, 2011). Esto quiere decir que la densidad del mosto junto con la

viscosidad, han disminuido. El valor de la densidad del fluido aproximadamente es de

1.191 g/ml según las ecuaciones de Bon y otros (2010) y una viscosidad dinámica de

0.4776 Pa*s de acuerdo al contenido de solidos según lo trabajado por Quintero y otros

(2012). El proceso de centrifugado se realiza después del desfangado como una operación

de apoyo para la reducción de sólidos, ya cuando el mosto se encuentra con un porcentaje

de solidos reducido pues la operación funciona con mostos con contenidos máximos de 8%

de sólidos (Gonzales, 2010). La pulpa de mango es más densa y contiene más sólidos que

la de la uva, por lo que es necesario este proceso de clarificación por centrifugado para

conseguir una limpidez y transparencia del vino final de igual calidad que la de los vinos

blancos de uva. Para realizar el proceso de clarificación, además del desfangado se pueden

utilizar sistemas de centrifugación, filtración o de flotación. La filtración que consiste en

hacer pasar el fluido por medios filtrantes o tamices con presión para reducir la cantidad de

sólidos, es una de las operaciones posibles para la clarificación pero la eficiencia del

proceso es demasiado elevada y el mosto limpio queda con una turbidez <50 NTU lo que

genera demoras en la fermentación y desaparición de los aromas característicos. Además es

un método muy contaminante pues produce gran cantidad de vertimientos por la cantidad

de solidos del mosto en este punto y el costo del proceso se eleva por el alto consumo de

medios filtrantes (Alonso, 2011).

La flotación se basa en el comportamiento de los sólidos en suspensión del mosto que se

unen a burbujas de gas, formando un complejo solido-gas que es menos denso que el mosto

y sube a la superficie de los tanques de flotación. Aunque este proceso bien llevado puede

96

ser más eficaz que la centrifugación en el clarificado del mosto y es más económico, es

necesario retirar las partículas más pesadas antes del proceso, pues hay un nivel máximo

del 10% en solidos que puede tener el mosto para la flotación. También aumentan ciertos

costos por el uso de agentes clarificantes y agentes inertes, sumado a que en algunos casos

la eficiencia del proceso no es suficiente (De Rosa, 1997). Por esto se selecciona el proceso

de clarificación por centrifugación pues permite tener un mosto con la turbidez requerida,

cuenta con alta eficiencia y aunque la inversión inicial es elevada el equipo se utiliza varias

veces en el proceso, siendo indispensable para alcanzar la limpidez necesaria en el producto

final. La segunda operación de centrifugado se realiza después de los trasiegos de los

tanques de fermentación para eliminar las levaduras aún presentes en el mosto fermentado

y para reducir el nivel de sólidos para la operación de filtrado.

Descripción de la maquina elegida. De entre las centrifugas disponibles para alimentos,

se seleccionó una centrifuga clarificadora de mostos y vinos, auto-limpiante de la

AGROVIN.

Este equipo está fabricado especialmente para la clarificación de vinos, todas las partes en

contacto con el alimento están hechas de acero inoxidable 304, además del colector de

fangos y la entrada y salida del material. Tiene una elevada eficiencia de clarificación

además de un sistema graduable que permite predeterminar la cantidad de fangos a obtener

y por lo tanto, la turbidez deseada ya sea para la fermentación o para la filtración de placas.

Para evitar la aireación y oxidación del mosto, el equipo funciona con alimentación y ciclo

de operación en circuito hermético. Como este sistema cerrado podría dificultar la limpieza,

el equipo cuenta con un ciclo cerrado de lavado automático Cleaning in Place (CIP). El

sistema de descarga del tambor puede ser programado mediante el panel de control u

operado manualmente. Se sostiene sobre patas, también en acero inoxidable con soportes

anti-vibraciones, necesarios debido a la alta vibración por la fuerza ejercida por los rotores

del equipo. El motor está cubierto en acero inoxidable y protegido contra temperaturas

extremas. Incluye una bomba para evacuar el mosto a presión, por lo que no es necesaria

una bomba adicional para enviar a la operación siguiente. La capacidad es del equipo es de

2000 – 3000 kg/h, ideal para las necesidades de flujo del proceso según el cronograma

(2398 kg/h), brindando un margen de crecimiento del volumen del proceso.

97

La tabla 29 presenta la ficha técnica de la centrifuga seleccionada.

Tabla 29. Ficha técnica de la centrifuga seleccionada

Nombre del equipo Centrífuga clarificadora autolimpiante

Marca AGROVIN

Modelo RE 30V

Capacidad 2000 – 3000 l/h

Potencia 9 kW

Dimensiones 1.55x1.0x1.53

Material Acero Inoxidable 316

Peso 850 kg

Recomendaciones

Elevada eficiencia de clarificación.

Alimentación del separador en circuito hermético.

Aflujo suave del producto.

Descarga del producto en presión.

Predeterminación de la cantidad de fangos descargados.

Dispositivo a anillo líquido anti-oxidación.

Tambor completamente en acero inoxidable a alta resistencia

mecánica y a la corrosión.

Movimiento mecánico ampliamente dimensionado en baño de

aceite.

Transmisión a engranajes con motor controlado por convertidor de

frecuencia.

La máquina opera con voltaje trifásico de 380V a 50Hz.

Imagen

3.5.15 Filtración por placas. Este equipo se requiere para la clarificación del vino.

Necesidades. Este proceso que se realiza después de la segunda operación de clarificación

por centrifugado requiere un flujo de 766 kg/h según el cronograma de producción. Se

98

requiere un equipo de filtración para reducir las partículas antes de la microfiltración para

evitar colmatación en el proceso.

Criterios de Selección. El vino que llega al filtro viene de una centrifugación por lo que

cuenta con un características reológicas y térmicas similares a las del vino final (densidad

0.995 g /ml), para consultar las características revisar el apartado anterior o la ficha técnica

del producto final. Las diferencias es que al entrar el vino aún no tiene el brillo y color

característicos del mango, además de ser inestable químicamente especialmente en cuanto a

la formación de tartratos. Además del flujo másico requerido, a la hora de seleccionar un

equipo de filtración se deben tener en cuenta los aspectos de área filtrante y resistencia de la

torta, que fueron calculados mediante las ecuaciones de Geankoplis (2006) para filtración

por placas (anexo 4). El área resultante de filtrado fue de 1.37 m2. Este proceso de filtración

es una técnica general de separación de dos fases, una sólida y la otra líquida, haciendo

pasar esta suspensión, en este caso el vino, a través de un material poroso que constituye el

filtro, donde se retiene la fase sólida, y dejando fluir a su través el líquido, que sale con un

mayor o menor grado de limpieza en función del material filtrante utilizado. Por lo tanto un

filtro es un aparato formado por un soporte permeable sobre el que se dispone de una capa

filtrante, y de un sistema mecánico más o menos complejo, que asegura la circulación a

presión constante del líquido turbio y también la evacuación del mismo líquido filtrado y

limpio:

o Suspensión sólido-líquido: Líquido turbio o de alimentación.

o Líquido obtenido: Filtrado o permeado.

o Material poroso: Medio filtrante.

o Sólidos retenidos: Retenido o torta.

o Mecanismo que soporta el material poroso y que posibilita la filtración: Filtro.

El proceso de filtración del vino puede realizarse por varios métodos como se describe en el

proceso de centrifugado, pero la idea es mantener una relación entre el costo de las

operaciones y la eficiencia del clarificado, lo que se conoce como una clarificación

progresiva poniendo los diferentes procesos en secuencia para aumentar el rendimiento de

99

los métodos ordenados de menor a mayor costo así: sedimentación estática gravitatoria,

clarificación por encolado, centrifugación o filtración por tierras, filtración por placas o

cartuchos, filtración amicróbica.

El papel de esta filtración es reducir los sólidos en suspensión del vino, para darle

estabilidad frente a precipitaciones proteicas y estabilidad microbiológica. En el proceso de

vino de mango la filtración se realiza en dos etapas, una previa con el filtro de placas y

luego una filtración amicrobica, que reemplaza la utilización del filtro tangencial que es el

más utilizado en la vinificación en blanco gracias a su eficiencia de clarificación y su alta

capacidad de proceso. En el apartado siguiente se explica el porqué del reemplazo del filtro

tangencial. Para este caso, la primera parte de la filtración se realizará mediante filtración

por placas, puesto que desde el punto de vista de la calidad del vino es mejor que una

filtración por tierras, ya que por muy cerradas que sean no afectan a la retención de ningún

componente a diferencia de las tierras que pueden retener polisacáridos. Además es un

sistema muy usado en enología debido a su bajo coste y al menor consumo de fungibles,

por lo que es menos contaminante.

En cuanto al material de las placas, este puede variar según el diámetro de partícula de los

sólidos a separar y el grado de turbidez final que se requiera. En este caso, por ser un

proceso más de adecuación que de clarificación total se eligen las placas desbastadoras, con

una porosidad de 10 a 20 µm, suficiente para retener los sólidos y dar la limpidez al vino

para pasar a la filtración amicrobica con facilidad, mejores rendimientos y evitar

colmataciones en el equipo (Alonso, 2011).

Descripción de la máquina elegida. Para los requerimientos del proceso y según los

cálculos realizados se escogió un filtro de placas modelo Kappa de la marca AGROVIN.

Este filtro está fabricado para ser aplicado en la industria enológica por sus características,

sus materiales y alta eficiencia aunque también puede usarse en procesos químicos y

farmacéuticos. Permite realizar filtraciones de diferentes tipos de acuerdo al tipo de placa

seleccionada desde filtraciones clarificantes como en el caso de la planta, hasta filtraciones

esterilizantes. El chasis y todas las partes en contacto con el vino están construidas en acero

100

inoxidable 304, resistente a la corrosión y apto para trabajar con alimentos. Las placas del

equipo son de un polímero plástico lo que hace el lavado y esterilización más fácil

mediante agua caliente.

Cuenta además con un montaje sobre ruedas que le da movilidad al equipo. Tiene equipada

una bomba centrifuga, independiente del chasis del filtro que puede ser utilizada para

liberar el vino filtrado en presión o para bombeo en otros procesos de la planta. La

capacidad de filtrado es de 1200 l/h, adecuada para los requerimientos de 766 l/h del

proceso aunque los rendimientos dependen del fluido y del material filtrante. Además

cuenta con un área filtrante de 1,8 m2 por lo que también se eligió esta máquina, pues de las

referencias disponibles en el mercado esta era el área filtrante menor para equipos de uso

industrial.

La tabla 30 presenta la ficha técnica del filtro de placas seleccionado.

101

Tabla 30. Ficha técnica del filtro de placas seleccionado

Nombre del equipo Filtro de Placas

Marca AGROVIN

Modelo KAPPA 3

Capacidad 1200 l/h máx.

Dimensiones Altura: 0,95 m Ancho: 0,66 m Largo: 1m

Longitud eje de soporte 0,57 m

Material Acero Inoxidable 304 (Chasis y estructura interna)

Superficie filtrante 1,8 m2

N° de elementos filtrantes 12

Potencia 0,75 hp (Bomba)

Peso 136 kg

Procedencia España

Recomendaciones

Presión máxima de trabajo: 2.5 Bar

Para la filtración de líquidos carbónicos se utilizan los mismos

filtros, pero reforzados para soportar mayores presiones.

Las producciones varían en función del tipo de placa filtrante

utilizada y de la densidad del producto.

Montaje sobre ruedas para movilidad del equipo

Imagen

3.5.16 Sistema de microfiltración. Este sistema se dimensiona para retirar partículas sólidas

muy finas.

Necesidades. Para este proceso según el cronograma de producción se tiene en cuenta el

flujo másico mayor de las dos operaciones de filtración que es 1149 kg/h. Uno de los

procesos es después de la filtración de placas para eliminar las levaduras y posibles

bacterias presentes en el vino, la otra operación se realiza justo antes del embotellado para

darle limpidez y abrillantar el producto final.

102

Criterios de selección. Para este caso, el producto que fluye a través del equipo de

microfiltración tiene las mismas características que el vino final, una densidad de 0.992

g/ml y una viscosidad de 16 mPa*s. El producto contiene un 12.3% de etanol en volumen

y no se considera reactivo o altamente corrosivo. Cuando el vino pasa por la

microfiltración en la primera ocasión es un parte de un proceso compuesto de filtración

que inicia con la filtración por placas para reducir los sólidos en suspensión y se completa

con la microfiltración. En este caso, los dos procesos de filtración componen un sistema

que reemplaza la filtración tangencial, muy utilizada en la industria enológica por su alta

eficiencia y las ventajas que provee, como la velocidad de filtrado, permite un proceso

lineal y no por baches, además provee una estabilización en varios sentidos previniendo

precipitaciones en el vino. Pero en este caso la combinación del filtro de placas y la

microfiltración logra resultados similares obteniendo un producto final de alta calidad,

con una inversión inicial menor, pues en las plantas de vinificación la inversión inicial

más grande suele ser el filtro tangencial (Ferrer, 2008). Los tipos de filtración se han

explicado en equipos anteriores, por lo que evaluando las ventajas y desventajas se ha

seleccionado un filtro de microfiltración, para realizar la limpieza final, la eliminación de

levaduras, bacterias y el abrillantamiento antes del embotellado.

Descripción de la máquina seleccionada. Para este caso se eligió un sistema de

microfiltración de la marca AGROVIN. El sistema de microfiltración asegura la

eliminación de los microorganismos del vino, que pueden causar alteraciones indeseables

cuando el producto esta embotellado. Cuenta con un sistema de circuito cerrado en acero

inoxidable 316L, resistente a la corrosión con membranas de microfiltración que se

alimentan de producto y van retirando las partículas con tamaños de poros de 0.02 a 10

µm que se pueden elegir a la hora del diseño del equipo según las características del

proceso. Dependiendo de la necesidad de filtración el circuito cuenta con diferente

número de columnas de membranas, en este caso se seleccionó un equipo con tres

columnas de filtración más una de agua, debido a los requerimientos de flujo del equipo

que son de 1149 kg/h que equivale a 1158 l/h y la capacidad de flujo máxima del equipo

es de 1500 l/h. También incluye una bomba centrifuga para liberar el producto filtrado

con presión.

103

La tabla 31 presenta la ficha técnica del sistema de microfiltración seleccionado.

Tabla 31. Ficha técnica del sistema de microfiltración seleccionado

Nombre del equipo Sistema de Microfiltración

Marca AGROVIN

Modelo 1+1+1+Agua (1)

Capacidad 1500 l/h máx.

Dimensiones Altura: 2.2 m Ancho: 1m Largo: 2m

Material Carcasa para cartuchos en Acero Inoxidable 316L

Potencia 2 kW (Bomba Centrífuga)

Peso 200 kg

Procedencia España

Recomendaciones

- Carcasa portacartuchos para cartucho (o cartuchos) de 30”,

construida en acero inoxidable AISI- 316L.

- Tipo de conexión: COD.7

- Conexiones de entrada y salida: DIN 11851

- Conexiones de purgas y aireación: CLAMP

- Máxima presión de trabajo: 10 BAR

- Máxima temperatura de trabajo: 150°C

- Juntas: EPDM

- Tipo de cierre: Especial V-CLAMP

- Certificación: PED 97/23/CE

- Conjunto manómetro y válvula de aireación, para el control de

la colmatación de los cartuchos y la purga de aire del sistema.

- Válvulas de drenaje para el vaciado total de la carcasa.

- Conexiones entrada y salida DIN con llaves de mariposa

Imagen

104

3.5.17 Tanque de estabilización. Se dimensiona este equipo para realizar la estabilización

tartárica del vino.

Necesidades. Para el proceso de estabilización se requiere un equipo para la precipitación

de los cristales de las sales tartáricas, preferiblemente por medio del frio. La capacidad

del equipo de estabilización se estimó en 2293 litros.

Criterios de selección. El vino llega al equipo de estabilización tartárica después de las

filtraciones, con una densidad de 995 kg/m3, un calor especifico de 2.73 kJ/kg °C y una

viscosidad de 0.0018 Pa*s. La estabilización tartárica en los vinos consiste en la

prevención de la precipitación de tartratos en el vino embotellado que inicia con las

temperaturas de refrigeración o las temperaturas de invierno, formando cristales que le

quitan calidad sensorial al producto.

La estabilización tartárica puede realizarse por varios métodos. La estabilización por

métodos químicos consiste en utilizar aditivos del tipo coloides protectores cuyo principio

es inhibir la cristalización. Es conveniente evitar estas técnicas ya que pueden producir

cambios cualitativos y son difícilmente controlables en el tiempo, siendo cada vez menos

aceptadas por los organismos de control y por los consumidores. La otra manera es la

estabilización por métodos físicos, que pueden ser tratamientos por calor, por frío,

electrodiálisis o intercambio catiónico.

De todos ellos, los más utilizados sin duda, son los tratamientos por frío, ya que los demás

no están muy desarrollados a nivel industrial. Los tratamientos de los vinos por frío son

una consecuencia de su evolución natural, donde los tartratos se insolubilizan

espontáneamente con los rigores del invierno, o bien cuando permanecen en conservación

o crianza durante varios años, produciéndose una autoestabilización de los mismos.

Los sistemas industriales para la estabilización por frio se clasifican según el flujo, si es

continuo o por baches. El sistema en flujo continuo es el sistema más eficiente y más

rápido de los dos, permite manejar grandes volúmenes de vino en poco tiempo con una

alta eficiencia de cristalización retirando la totalidad de los cristales además, permitiendo

105

la recuperación y reutilización total de los mismos. El inconveniente de estos equipos es

el alto costo de funcionamiento y la inversión inicial, pues el equipo después del filtro

tangencial es el que más inversión requiere.

Por otro lado, los sistemas de estabilización por frio que funcionan en discontinuo, son

tanques isotermos construidos con una camisa de refrigeración que cubre toda el área del

tanque, donde una cantidad del vino se mantiene estático y refrigerado a -5°C (Alonso,

2011) y se presenta la precipitación en frio de los tartratos. Estos procesos suelen tardar de

entre 4 a 5 días dependiendo del volumen del tanque y las condiciones de operación.

Las ventajas de este método es que es una inversión menor que el sistema continuo y

también son menores los costos de operación. Es un sistema ideal para un proceso por

baches pequeño, es decir que no supere los 10.000 litros por bache.

Descripción de la maquina elegida. Para este proceso se seleccionó un tanque isotermo

para estabilización de la marca InVía con una capacidad de 2000 l. El tanque seleccionado

está construido especialmente para el proceso de estabilización por frio, cuenta con fondo

cónico y camisa de refrigeración interior. Aunque la capacidad estimada para el proceso

fue de 2293 l, se seleccionó el equipo de 2000 litros, pues los catálogos de los

proveedores solo muestran las capacidades nominales aumentando de 1000 l y un tanque

de 3000 estaría sobre dimensionado, cosa que no se puede permitir por el alto consumo

energético e inversión inicial del tanque. Las especificaciones técnicas se presentan en la

tabla 32.

106

Tabla 32. Ficha técnica del tanque isotermo de estabilización

Nombre del equipo Deposito Inoxidable de estabilización

Marca INVIA

Modelo DESTISO2000

Capacidad 2000 l

Dimensiones Altura: 2,45 m Diámetro exterior: 1,37 m

Material Acero inoxidable AISI 304

Procedencia España

Recomendaciones

Grosor de chapa de 1,5 m/m de alta calidad. Con camisa de

refrigeración interior, válvulas seguridad, puerta inferior aislada

térmica con doble puerta, boca superior de 400 m/m de

diámetro, termómetro y grifo saca muestras, entrada producto

limpio y salida con vaciado total, fondo cónico.

Imagen

3.5.18 Línea de embotellado. Este sistema se dimensiona para el envasado del vino de mango.

Necesidades. Para este proceso el vino está almacenado en los tanques siempre-lleno y es

bombeado a la línea de embotellado con un flujo de 587 kg/h, que equivalen a 592 l/h

(anexo 4). Se necesita un equipo que realice las actividades de envasado en botellas de

750 ml, que enjuague las botellas antes del llenado y tapone con corcho. Adicional a esto

se requiere una encapsuladora y un precintadora de cajas para el producto final. Con una

botella de 750 ml, el flujo en unidades sería de 789/h.

107

Criterios de Selección. En este punto, el vino está listo para ser embotellado con la

calidad óptima sensorial y fisicoquímicamente. Por este motivo al salir de la

microfiltración es necesario que el vino no tenga contacto con el ambiente para evitar

contaminaciones físicas, químicas o microbiológicas, además de evitar la oxidación del

vino con el aire. Este aislamiento requiere un tanque de almacenamiento donde no haya

presencia de aire, cerrado al ambiente. Se puede utilizar un tanque a presión de vacío, lo

que requiere una bomba de vacío en el equipo o utilizar un tanque de siempre lleno. El

tanque siempre lleno posee una tapa móvil que se va ajustando al nivel del tanque por

gravedad, esto evita la formación de un espacio de cabeza en el tanque. Por medio de

tubería fija de acero inoxidable, anticorrosivo y apto para uso alimentario, el vino pasa del

tanque siempre lleno hasta la línea de embotellado. Para la adecuación del vino en

envases se requiere de una línea de embotellado, compuesta por varias máquinas en serie

que realizan varias actividades necesarias para envasar el producto.

La primera actividad es el enjuagado de las botellas, para este caso serán botellas de

vidrio de 750 ml de capacidad que es la que tiene el mayor uso comercial (Gonzales,

2010), aunque también se podrían usar presentaciones de 187,5 ml (Botella de Avión),

375 ml (media botella), 500 ml (media botella) o 1000 l (Magnum). Luego el llenado de

las botellas con vino e inmediatamente después el taponado con corcho. Finalmente se

realiza el encapsulado, que consiste en colocar la un cubre-tapón conocido como capsula

compuesto generalmente de aleaciones de estaño/aluminio o en algunos casos en plástico

(PVC). Anteriormente se utilizaban cápsulas con aleaciones de plomo pero estos

materiales fueron prohibidos con la entrada de la normativa alimentaria de la UE. Paso a

seguir, las botellas tapadas y encapsuladas pasan a la etiquetadora donde se adhiere la

etiqueta con la información necesaria según lo exige la legislación. Las botellas

etiquetadas se empacan en cajas de 12 unidades que prepara la precintadora y son llevadas

al almacén de producto terminado.

Descripción de la maquina seleccionada. Para el proceso de adecuación en botellas y

según los criterios de proceso expuestos anteriormente, se eligieron las siguientes

108

maquinas, Tribloc Enjuagadora/Llenadora/Tapadora, Distribuidora de capsulas y

Precintadora de cajas. Todas las máquinas son de la empresa AGROVIN, se seleccionó de

esa manera pues están diseñadas de tal forma que se pueden conectar fácilmente y

permitir un proceso lineal como el que se necesita, seleccionar equipos de diferentes

proveedores puede traer problemas de compatibilidad de la maquinaria.

Aunque las capacidades de los equipos descritos a continuación superan las necesidades

de flujo del proceso son las referencias con menor capacidad del mercado y si bien

algunos de estos procesos pueden hacerse de manera manual el objetivo del proyecto es la

industrialización del proceso por lo que todas las operaciones se realizarán con equipos

industriales, además la diferencia de capacidad permite el crecimiento de la producción en

los años siguientes. La máquina está construida en acero inoxidable 304 y materiales

aceptados por la legislación europea además de un variador de velocidad electrónico para

modificar el flujo según las necesidades del proceso.

Las tablas 33, 34 y 35 corresponden a las fichas técnicas del sistema de la línea de llenado

seleccionado.

109

Tabla 33. Ficha técnica del enjuagado-llenado-taponado seleccionado

Nombre del equipo Tribloc Enjuagado llenado-taponado

Marca AGROVIN

Modelo XPLT/9-10-1/S

Capacidad 1500 Botellas/h

Dimensiones Altura: 2.2 m Ancho: 1,3 m Largo: 3m

Material Acero Inoxidable 304

Potencia 1,5 kW

Procedencia España

Recomendaciones

Es ideal para vinos tranquilos, con producciones de 1.500 bot/h de

tipo bordelesa de 0,75 cl. El sistema de llenado es por gravedad con

ligera depresión.

N° de Pinzas: 9

N° de Grifos: 10

N° de Taponadoras : 1

Imagen

110

Tabla 34. Ficha técnica del distribuidor de cápsulas seleccionado

Nombre del equipo Monobloc distribuidor de cápsulas

Marca AGROVIN

Modelo M1TCH

Capacidad 900/1500 Botellas/h

Dimensiones Altura: 2.2 m Ancho: 1,2 m Largo: 1,3 m

Material Acero Inoxidable 304

Potencia 0.75 kW

Peso 400 kg

Diámetro de botella 50/110 mm

Procedencia España

Recomendaciones 220/380 + N Trifase 50/60 Hz Trifásico

Imagen

111

Tabla 35. Ficha técnica de la etiquetadora seleccionada

Nombre del equipo Etiquetadora autoadhesiva

Marca AGROVIN

Modelo Modelo ET 800

Capacidad 800-1000 Botellas/h

Dimensiones Altura: 2.2 m Ancho: 1,3 m Largo: 1,3 m

Material Acero Inoxidable 304

Potencia 2 kW

Altura de botella 200 - 370 mm

Procedencia España

Recomendaciones

220/380 + N Trifase 50/60 Hz Trifásico

Presión de aire: 6 bar

Consumo de Aire. 350 Nl/h

Imagen

112

Tabla 36. Ficha técnica de la precintadora para cajas seleccionada

Nombre del equipo

Precintadora para cajas de cartón con cinta autoadhesiva

automática

Marca AGROVIN

Modelo JUNIOR

Capacidad 1.000/1.200 cajas/hora

Dimensiones Altura: 0,65 m Ancho: 0,75 m Largo: 1,2 m

Material Acero Inoxidable 304

Potencia 0,18 kW

Peso 92 kg

Velocidad de la caja 19 m/minuto

Procedencia España

Recomendaciones

Alimentación Eléctrica: trifásica/monofásica

• Cabezal de precintar estándar: cabezal nuevo TJ 56, para cintas

adhesivas de 50 mm de ancho y ángulo frontal de 60 mm

• Soportes: con ruedas de 60 mm (dos ruedas, dotadas de freno)

• Medidas de las cajas a precintar: Largo desde 180 mm hasta el

infinito, ancho de 100 a 400 mm, y altura de 120 a 400 mm

• Mesas, en la entrada y en la salida.

• Conexión con tramo extensible.

Imagen

113

4. DISEÑO DE PLANTA

4.1 ORGANIGRAMA PROPUESTO

Para el funcionamiento administrativo de la planta productora de vino de mango, esta debe contar

con un gerente general, una secretaria, un director técnico que de acuerdo a el Decreto 1686 de

2012 expedido por el Ministerio de Salud y Protección Social debe ser un Ingeniero de

Alimentos, un jefe de la zona productiva, un jefe de calidad, un jefe de marketing y ventas,

operarios de planta, técnicos para el laboratorio, un asistente de ventas y un asistente contable que

puede ser externo.

En la figura 9 se presenta el organigrama propuesto para la planta, con el fin de establecer los

espacios del área administrativa.

Figura 9. Organigrama propuesto

Director Técnico

Gerente

Jefe de Calidad

Jefe de Marketing

y ventas

Jefe de

Producción

Operarios

Técnicos de

laboratorio

Asistente de

ventas

Asistente contable

Secretaría

Fuente: elaboración propia

4.2 AREAS DE LA ZONA PRODUCTIVA

4.2.1 Identificación de áreas. Las áreas de la zona de proceso se clasifican de la siguiente

manera, con los equipos que las componen.

114

Área de recepción del mango

o Báscula

o Cuarto frio

o Mesa de selección

Zona de tratamiento mecánico de la manguimia

o Despulpadora

o Dosificador automático de SO2

o Bomba

o Intercambiador de calor

o Mesa de selección

o Criomacerador

o Prensa

o Elevador de cangilones

Zona de tratamiento, elaboración y conservación del mosto/vino

o Depósitos para desfangado

o Depósitos para la fermentación, trasiegos y almacenamiento

o Equipo de frio

o Bombas de circulación

o Centrifuga

o Filtro de placas

o Filtro amicróbico

Área de estabilización

o Tanque isotermo de estabilización tartárica

Zona de embotellado y embalaje

o Tanques siempre llenos

o Tribloc Enjuagadora-llenadora-taponadora.

115

o Distribuidora de cápsulas

o Etiquetadora

o Precintadora

Almacén de materiales

o Canastillas de plástico

o Botellas nuevas

o Tapones

o Cápsulas

o Etiquetas y contra-etiquetas

o Cajas de cartón

Almacén de producto terminado

o Vino embotellado y embalado en espera de su expedición

4.2.2 Cuantificación de áreas por zonas productivas. A continuación se calcula el área

requerida para llevar a cabo el proceso de producción de vino de mango.

Área de recepción del mango. Esta es la primera área de la empresa en contacto con la

materia prima, debe tener espacio suficiente para realizar la descarga de la fruta, para el

pesaje, el almacenamiento y la selección.

Para el área del pesaje, se tiene en cuenta las dimensiones de la báscula que son 0,6 x

0,8m. A estas dimensiones se les suma la distancia mínima para las actividades de los

operarios en la máquina que se establece como 0,6m.

0,6𝑚 + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 1,8 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

0,8𝑚 + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 2 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒑𝒆𝒔𝒂𝒋𝒆 = 𝟏, 𝟖𝒎 ∗ 𝟐𝒎 = 𝟑, 𝟔 𝒎𝟐

116

El cuarto frio se dimensionó con una capacidad para 5000 kg. El producto está en

canastillas de plástico de 0,6 x 0,4 m cada una con 20 kg de mango. El número de

canastillas totales sería de:

𝐶𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 = 5000 𝑘𝑔 ∗1 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎

20 𝑘𝑔= 250 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠

Asumiendo que las canastillas se pueden apilar hasta una altura de 2m, las columnas

tendrían 8 canastillas.

250 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 ∗1 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎

8 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠= 31,25 ≈ 32 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎𝑠

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑜 = √32 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎𝑠2

= 5,6 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠

Teniendo la referencia de una organización por columnas de 8 canastillas de 5,6

canastillas de lado se realizan los cálculos de las dimensiones de la superficie requerida,

adicionando 0,6 m a cada lado para el movimiento de los operarios (Alonso, 2011).

(0,6𝑚 ∗ 5,6 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠) + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 4,56 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

(0,4𝑚 ∗ 5,6 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠) + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 3,44 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒄𝒖𝒂𝒓𝒕𝒐 𝒇𝒓𝒊𝒐 = (𝟒, 𝟓𝟔𝒎 ∗ 𝟑, 𝟒𝟒𝒎) = 𝟏𝟓, 𝟕 𝒎𝟐

Para la mesa de selección, se tiene en cuenta el largo 3,2 m y el ancho de 1,2 m. A las

dimensiones se le adiciona el espacio para los operarios a cada lado de la mesa y al largo

de la mesa la distancia mínima para realizar la apertura de puertas para el mantenimiento

del equipo, 0,45 m según el proyecto de Alonso (2011).

3,2𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 4,1 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,2𝑚 + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 2,4 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒎𝒆𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒍𝒆𝒄𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟒, 𝟏𝒎 ∗ 𝟐, 𝟒𝒎 = 𝟗, 𝟖𝟒 𝒎𝟐

Por lo tanto el:

Á𝒓𝒆𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒄𝒆𝒑𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝒎𝒂𝒏𝒈𝒐 = (𝟑, 𝟔 + 𝟏𝟓, 𝟕 + 𝟗, 𝟖𝟒)𝒎𝟐 = 𝟐𝟗, 𝟏𝟒 𝒎𝟐

117

Zona de tratamiento mecánico de la manguimia. En esta zona la pulpa se extrae

del mango y se convierte en mosto para pasar a los tanques de desfangado. Se

necesita espacio suficiente para las operaciones, en su mayoría lineales y un a

disposición rectangular en la planta teniendo cuenta la localización del

criomacerador horizontal.

Inicialmente hay que tener en cuenta las dimensiones de la despulpadora, 1m de

largo y 0,8 m de ancho. Se adicionan 0,6 m al ancho para las actividades de descarga

y limpieza de la máquina y al largo se añaden 0,45 para el mantenimiento y se deja

un espacio para el tanque pulmón que alimenta a la bomba de 0,8m.

1𝑚 + 0,45𝑚 + 0,8𝑚 = 2,25 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,8𝑚 + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 2 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒍𝒑𝒂𝒅𝒐𝒓𝒂 = 𝟐, 𝟐𝟓𝒎 ∗ 𝟐𝒎 = 𝟒, 𝟓 𝒎𝟐

También se necesita cuantificar el área para la mesa de separación de cáscaras y

semillas, que será igual a la de la mesa de selección

3,2𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 4,1 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,2𝑚 + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 2,4 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒎𝒆𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟒, 𝟏𝒎 ∗ 𝟐, 𝟒𝒎 = 𝟗, 𝟖𝟒 𝒎𝟐

La bomba de la pulpa tiene unas dimensiones de 0,3 m de ancho y 0,4 m de largo. Se

añaden 0,45 a cada lado de la bomba para las operaciones de mantenimiento.

0,4𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,3 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,56𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,46 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 = 𝟏, 𝟑𝒎 ∗ 𝟏, 𝟐𝒎 = 𝟏, 𝟖𝟗 𝒎𝟐

De igual forma el dosificador de sulfuroso tiene unas dimensiones de 2,2 m de largo y

1,3 de ancho, a lo que se le suma el espacio de mantenimiento en ambas dimensiones.

118

2,2𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 3,1 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,3𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,2 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒅𝒐𝒔𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂𝒅𝒐𝒓 = 𝟑, 𝟏𝒎 ∗ 𝟐, 𝟐𝒎 = 𝟔, 𝟖𝟐 𝒎𝟐

Para el intercambiador de calor también se le suman los 0,45 en cada lado para el

mantenimiento de la máquina.

2𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,9 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,7𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,6 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒄𝒂𝒎𝒃𝒊𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒍𝒐𝒓 = 𝟐, 𝟗𝒎 ∗ 𝟏, 𝟔𝒎 = 𝟒, 𝟔𝟒 𝒎𝟐

En esta zona también está el tanque de criomaceración con unas dimensiones de

4,022 x 1,932m. Para este equipo se le suma al largo las distancias de mantenimiento

y al ancho se sumara un lado de 0,6 para las actividades de alimentación manual de

las cascaras e inspección.

4,022𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 4,922 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,932𝑚 + 0,45𝑚 + 0,6𝑚 = 2,982 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝑪𝒓𝒊𝒐𝒎𝒂𝒄𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 = 𝟒, 𝟗𝟐𝟐𝒎 ∗ 𝟐, 𝟗𝟖𝟐𝒎 = 𝟏𝟒, 𝟔𝟖 𝒎𝟐

El mosto pasa luego a la prensa, que cuenta con unas dimensiones de 4,82 x 2,16 m.

aquí se añaden las distancias mínimas para el mantenimiento.

4,82𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 5,72 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

2,16𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 3,06 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒓𝒆𝒏𝒔𝒂 = 𝟓, 𝟕𝟐𝒎 ∗ 𝟑, 𝟎𝟔𝒎 = 𝟏𝟕, 𝟓 𝒎𝟐

Finalmente, para evacuar las semillas y las cascaras que salen del prensado se

necesita el elevador de cangilones. El equipo lleva los residuos hasta afuera de la

119

planta al depósito. Se tienen que añadir 0,45 m cada lado para el mantenimiento de la

cinta y además se añaden 0,6 m para la actividad de alimentación a la tolva.

2,5𝑚 + 0,45𝑚 + 0,6𝑚 = 3,55 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,9𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,8 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒆𝒍𝒆𝒗𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒏𝒈𝒊𝒍𝒐𝒏𝒆𝒔 = 𝟑, 𝟓𝟓 𝒎 ∗ 𝟏, 𝟖 𝒎 = 𝟔, 𝟑𝟗 𝒎𝟐

Para calcular el área total de esta zona se suman las áreas de los equipos y se

multiplica por un factor de 1.8 que sirve para calcular las áreas de pasillos, esto

debido a que es un área de alto tránsito y mantenimiento constante en la planta

(Alonso, 2011). Por lo tanto el:

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒓𝒂𝒕𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒎𝒆𝒄á𝒏𝒊𝒄𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒂𝒏𝒈𝒖𝒊𝒎𝒊𝒂

= (𝟒, 𝟓 + 𝟗, 𝟖𝟒 + 𝟏, 𝟖𝟗 + 𝟔, 𝟖𝟐 + 𝟒, 𝟔𝟒 + 𝟏𝟒, 𝟔𝟖 + 𝟏𝟕, 𝟓 + 𝟔, 𝟑𝟗)𝒎𝟐 ∗ 𝟏, 𝟖

= 𝟏𝟏𝟗, 𝟑 𝒎𝟐

Zona de tratamiento, elaboración y conservación del mosto/vino. En esta zona, el

mosto prensado pasa a clarificarse para la fermentación, se fermenta durante 10 días y

pasa por varios procesos de limpieza y estabilización.

La mayor área de la zona es ocupada por los tanques utilizados para el desfangado y la

fermentación. Del total de los 18 tanques en planta, 16 serán para estos fines y 2 serán

siempre llenos para el área de embotellado. El área de los tanques se calcula según el

diámetro que es de 1m para todos, adicionando el espacio mínimo entre tanques para el

acceso de los operarios equivalente a 0,45 m.

𝜋 ∗ (1𝑚

4)

2

= 0,785 𝑚2 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆𝒔 = 𝟎, 𝟕𝟖𝟓 𝒎𝟐

𝒕𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆∗ 𝟏𝟔 𝒕𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆𝒔 = 𝟏𝟐, 𝟓𝟔 𝒎𝟐

Para determinar el área total de los tanques, se deben agregar las distancias de los pasillos.

Por ser un área de alto tránsito debido a las operaciones constantes de trasiegos, se

120

requiera espacio para el paso de los operarios, las bombas de trasiego, los filtros y las

tuberías por lo que se agregarán 4m a las distancias totales para la función de pasillos.

Para la disposición de los tanques se utilizarán 2 filas de 8 tanques cada una para permitir

un acceso fácil a cada tanque, reducir las distancias de transporte y las áreas de la planta.

(1𝑚 ∗ 8 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑠) + (0,45𝑚 ∗ 7) + 4𝑚 + 4𝑚 = 19,15 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

4𝑚 + (1𝑚 ∗ 2) + 0,45𝑚 + 4𝑚 = 10,45 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒛𝒐𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆𝒔 = 𝟏𝟗, 𝟏𝟓𝒎 ∗ 𝟏𝟎, 𝟒𝟓𝒎 = 𝟐𝟎𝟎, 𝟗 𝒎𝟐

Al resto de maquinaria de la zona se la añaden las distancias de mantenimiento. Para las

bombas de circulación:

0,76𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,66 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,46𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,36 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂𝒔 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂𝒔 = (𝟏, 𝟔𝟔𝒎 ∗ 𝟏, 𝟑𝟔𝒎) ∗ 𝟑 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂𝒔 = 𝟔, 𝟒𝟕 𝒎𝟐

Para el equipo de frio:

3,46𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 4,36 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,505𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,405 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒆𝒒𝒖𝒊𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒇𝒓𝒊𝒐 = 𝟒, 𝟑𝟔𝒎 ∗ 𝟏, 𝟒𝟎𝟓𝒎 = 𝟔, 𝟏𝟐 𝒎𝟐

Para la centrífuga:

1,55𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,45 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,9 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓í𝒇𝒖𝒈𝒂 = 𝟐, 𝟒𝟓𝒎 ∗ 𝟏, 𝟗𝒎 = 𝟒, 𝟔𝟔 𝒎𝟐

Para el filtro de placas:

1𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,9 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,66𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,56 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒇𝒊𝒍𝒕𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝒑𝒍𝒂𝒄𝒂𝒔 = 𝟏, 𝟗𝒎 ∗ 𝟏, 𝟓𝟗𝒎 = 𝟐, 𝟗𝟕 𝒎𝟐

121

Y para el sistema de microfiltración:

2𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,9 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 1,9 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝒎𝒊𝒄𝒓𝒐𝒇𝒊𝒍𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟐, 𝟗𝒎 ∗ 𝟏, 𝟗𝒎 = 𝟓, 𝟓𝟏 𝒎𝟐

Entonces el área total de la zona sería:

Á𝒓𝒆𝒂 𝒁𝒐𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒓𝒂𝒕𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒆𝒍𝒂𝒃𝒐𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒚 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏

= (𝟐𝟎𝟎, 𝟗 + 𝟔, 𝟒𝟕 + 𝟔, 𝟏𝟐 + 𝟒, 𝟔𝟔 + 𝟐, 𝟗𝟕 + 𝟓, 𝟓𝟏)𝒎𝟐

= 𝟐𝟐𝟔, 𝟔𝟑 𝒎𝟐

Área de estabilización. En esta área se realiza la estabilización tartárica por baches de

2000 litros en un tanque isotermo durante 96 horas. El área necesaria es la del tanque

isotermo agregando 1m al radio para las actividades de trasiego del tanque.

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒆𝒔𝒕𝒂𝒃𝒊𝒍𝒊𝒛𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝝅 ∗ (𝟏, 𝟑𝟕𝒎 + 𝟏𝒎 + 𝟏𝒎

𝟒)

𝟐

= 𝟐, 𝟐𝟑 𝒎𝟐

Zona de embotellado y embalaje. En esta zona el vino filtrado pasa a los tanques

auxiliares siempre-llenos para la alimentación a la línea de embotellado donde el producto

se envasa en botellas de 750 ml y se empaca en cajas de 12 botellas. Inicialmente se

plantea el área para los tanques auxiliares, teniendo en cuenta el diámetro de los tanques,

un espacio de 0,45 m entre tanques y un pasillo de 0,6 m para actividades de bombeo y

conexiones a tubería.

(1𝑚 ∗ 2 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑠) + 0,45𝑚 + 0,6𝑚 + 0,6𝑚 = 3,65 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1𝑚 + 1𝑚 + 1𝑚 = 3 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒛𝒐𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆𝒔 𝒂𝒖𝒙𝒊𝒍𝒊𝒂𝒓𝒆𝒔 = 𝟑, 𝟔𝟓𝒎 ∗ 𝟑𝒎 = 𝟏𝟎, 𝟗𝟓 𝒎𝟐

122

Para la línea de embotellado se analiza primero la Tribloc, en la que se tienen en cuenta

los 0,45 m para el mantenimiento además de considerar 2m en uno de los lados para la

apertura de puertas del equipo.

3𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 3,9 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,3𝑚 + 2𝑚 + 0,45𝑚 = 3,75 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝑻𝒓𝒊𝒃𝒍𝒐𝒄 = 𝟑, 𝟗𝒎 ∗ 𝟑, 𝟕𝟓𝒎 = 𝟏𝟒, 𝟔𝟐 𝒎𝟐

Ahora, para el área de la distribuidora de cápsulas se toman las mismas distancias:

1,3𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,2 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,2𝑚 + 2𝑚 + 0,45𝑚 = 3,65 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒅𝒊𝒔𝒕𝒓𝒊𝒃𝒖𝒊𝒅𝒐𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒄á𝒑𝒔𝒖𝒍𝒂𝒔 = 𝟐, 𝟐𝒎 ∗ 𝟑, 𝟔𝟓 = 𝟖, 𝟎𝟑 𝒎𝟐

De igual forma para la etiquetadora automática:

1,3𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,2 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

1,3𝑚 + 2𝑚 + 0,45𝑚 = 3,75 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒆𝒕𝒊𝒒𝒖𝒆𝒕𝒂𝒅𝒐𝒓𝒂 = 𝟐, 𝟐𝒎 ∗ 𝟑, 𝟕𝟓 = 𝟖, 𝟐𝟓 𝒎𝟐

Y para la precintadora de cajas:

1,2𝑚 + 0,45𝑚 + 0,45𝑚 = 2,1 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜

0,75𝑚 + 2𝑚 + 0,45𝑚 = 3,2 𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒓𝒆𝒄𝒊𝒏𝒕𝒂𝒅𝒐𝒓𝒂 = 𝟐, 𝟏𝒎 ∗ 𝟑, 𝟐 = 𝟔, 𝟕𝟐 𝒎𝟐

Por lo tanto el área total de la zona seria la sumatoria de las áreas calculadas,

multiplicándolo por el factor de pasillos de alto tránsito, 1.8 (Alonso, 2011).

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒆𝒎𝒃𝒐𝒕𝒆𝒍𝒍𝒂𝒅𝒐 𝒚 𝒆𝒎𝒃𝒂𝒍𝒂𝒋𝒆

= (𝟔, 𝟕𝟐 + 𝟖, 𝟐𝟓 + 𝟖, 𝟎𝟑 + 𝟏𝟒, 𝟔𝟐 + 𝟏𝟎, 𝟗𝟓)𝒎𝟐 ∗ 𝟏, 𝟖

= 𝟖𝟕, 𝟒𝟑𝒎𝟐

123

Almacén de materiales. En este almacén, se recogerá el material necesario para 7 días de

embotellado, ya que es el tiempo estimado en embotellar la de máxima capacidad que son

3230 l. diarios, del mismo modo, se recibirá en época de embotellado material en una

sola ocasión debido al bajo volumen de embotellado.

El material que se tiene en cuenta será:

Botellas

592𝑙

ℎ∗

1 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎

0,75 𝑙∗ 5,5 ℎ ∗ 7 𝑑𝑖𝑎𝑠 ≈ 30391 𝐵𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠

Se tiene un 5% adicional por quiebres de material.

30391 𝐵𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠 ∗ 1,05 ≈ 31911 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠

o Tapones de corcho: uno por botellas, serán 31.911 corchos.

o Cápsulas: igual que el número de botellas, son 31.911 cápsulas.

o Etiquetas y contraetiquetas: 31.911etiquetas y sus 31.911contraetiquetas

correspondientes.

o Cajas de cartón:

31.911 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠 ∗ 1 𝑐𝑎𝑗𝑎

12 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠 ≈ 2660 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠

Una vez calculada la cantidad de cada material, se analiza la disposición del mismo en el

propio almacén:

Botellas nuevas: las botellas vienen en cajas-pallets tipo Jumbox 650 litros o similar.

Las dimensiones de estas cajas-pallets son de 1,2 m x 1 m x 0,765 m, con lo que la

capacidad de cada caja será de 416 botellas.

El número de cajas necesarias para las botellas almacenadas será de:

31.911 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠

416 ≈ 77 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑙𝑒𝑡𝑠

Se apilan las cajas en columnas de cuatro alturas con lo que habrá:

124

77

4= 19,5 ≈ 20 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑙𝑒𝑡𝑠

Por lo que la superficie total necesaria será:

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒃𝒐𝒕𝒆𝒍𝒍𝒂𝒔 = 𝟐𝟎 𝒄𝒂𝒋𝒂𝒔 𝒑𝒂𝒍𝒆𝒕𝒔 ∗ 𝟏, 𝟐𝒎 ∗ 𝟏𝒎 = 𝟐𝟒 𝒎𝟐

Cajas de cartón: vienen plegados en cajas y separadores, de tal modo que:

Separadores. 2660 unidades, con una densidad de 440 unidades/m3 y 4 m por estiba:

440 und

𝑚3 x 4 m = 1.760

und

𝑚2

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒔𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 =𝟐. 𝟔𝟔𝟎 𝒄𝒂𝒋𝒂𝒔

𝟏. 𝟕𝟔𝟎𝐮𝐧𝐝𝒎𝟐

= 𝟏, 𝟓𝟏 𝒎𝟐

Cajas. 2660 cajas de cartón, con una densidad de 150 ud/m3 y 4 m de estiba:

150 x 4 = 600 und

𝑚2

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒄𝒂𝒋𝒂𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 =𝟐. 𝟔𝟔𝟎 𝒄𝒂𝒋𝒂𝒔

𝟔𝟎𝟎𝐮𝐧𝐝𝒎𝟐

= 𝟒, 𝟒𝟑 𝒎𝟐

Otros productos: se tiene en cuenta un espacio extra para productos auxiliares como

corchos, cápsulas, etiquetas y contraetiquetas, para los cuales se les dedica una

superficie de 5m2

Finalmente, se tiene la superficie total de este departamento que será la suma de las

superficies anteriores:

S = 34,8 + 2,3 + 6,7 + 5 = 48,8 m2.

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒎𝒂𝒄𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍𝒆𝒔 = (𝟐𝟒 + 𝟏, 𝟓𝟏 + 𝟒, 𝟒𝟑 + 𝟓) = 𝟑𝟒, 𝟗𝟒 𝒎𝟐

Como en este departamento habrá un gran trasiego de materiales, personas, maniobras de

transporte, entre otros, se aplica un coeficiente de 1,8 resultando:

125

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒎𝒂𝒄𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍𝒆𝒔 = 𝟑𝟒, 𝟗𝟒 𝒎𝟐 ∗ 𝟏, 𝟖 = 𝟔𝟐, 𝟗𝒎𝟐

Almacén de producto terminado. En este departamento se almacenará ya el producto

terminado, es decir, el vino embotellado y embalado en cajas. La capacidad del mismo,

será de la producción total por campaña pues al realizarse en un periodo de solo 7 días se

puede acumular la producción total en el almacén. La producción total de botellas es de

30.391 que se embalan en cajas de 12 unidades.

30391 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠 ∗1 𝑐𝑎𝑗𝑎

12 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠= 2532,53 ≈ 2533 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠

Hay que considerar que las cajas irán en pallets de 12 cajas por 4 alturas, con lo que sería

un total de 48 cajas/pallet:

2533 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠

48 = 52,7 ≈ 53 𝑝𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑠

Teniendo en cuenta las dimensiones que ocupa un pallet, con 1,2 m de largo y 0,80 m de

ancho, se obtiene una superficie de:

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒋𝒂𝒔 = 𝟏, 𝟐𝒎 ∗ 𝟎, 𝟖𝒎 ∗ 𝟓𝟑 𝒑𝒂𝒍𝒍𝒆𝒕𝒔 = 𝟓𝟎, 𝟖 𝒎𝟐

Finalmente, se le aplicará un factor de 1,8 para tener en cuenta los movimientos y

transportes en el almacén.

𝑨𝒓𝒆𝒂 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒂𝒍𝒎𝒂𝒄𝒆𝒏 = 𝟓𝟎, 𝟗𝒎𝟐 ∗ 𝟏, 𝟖 = 𝟗𝟏, 𝟔𝟐 𝒎𝟐

Contenedor de cáscaras y semillas

Para el manejo de los residuos sólidos producidos en el proceso de despulpado fue

necesario diseñar un contenedor para cáscaras y semillas. Este espacio se hace necesario

también por el gran volumen de residuos sólidos producidos por la planta y debe ser un

espacio externo a la planta debido a la posible contaminación cruzada del producto con

los desperdicios.

126

Se tiene en cuenta la cantidad total de residuos que se producen por día:

609,26𝑘𝑔

𝑑𝑖𝑎 𝐶á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠

798,4𝑘𝑔

𝑑𝑖𝑎 𝑆𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠

Aunque son 10 días de tratamiento de la manguimia por campaña, se dispondrá un

servicio de recolección de residuos 3 veces durante la campaña para evitar acumulaciones

de volúmenes grandes en la planta lo que significaría un depósito de dimensiones más

grandes y la posibilidad de descomposición de los residuos.

Para calcular el espacio necesario para almacenar los residuos se tendrá en cuenta el

volumen específico de los residuos, según la información sobre el mango de Sergent

(1999) y Corpoica (2010).

609,29𝑘𝑔

𝑑í𝑎𝐶á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠 ∗

1,14 𝑚3

1000 𝑘𝑔 𝐶á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠∗ 4 𝑑í𝑎𝑠 = 2,79 𝑚3 𝑑𝑒 𝐶á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠

798,4𝑘𝑔

𝑑𝑖𝑎 𝑆𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 ∗

1,32 𝑚3

1000 𝑘𝑔 𝑆𝑒𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠∗ 4 𝑑í𝑎𝑠 = 4,21 𝑚3 𝑑𝑒 𝐶á𝑠𝑐𝑎𝑟𝑎𝑠

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 7𝑚3

Teniendo en cuenta una altura fija de 2,3 m para el almacén tendríamos un área de:

7𝑚3

2,3 𝑚= 3,04 𝑚2 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐é𝑛

Para obtener esta área se hará un almacén de arreglo cuadrado:

√3,04 𝑚22= 1,74 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑑𝑜

A esta área se le deben sumar pasillos internos y externos para el tránsito por lo que el

área total sería:

𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1,74 𝑚 + 0,6 + 0,6 = 2,94 𝑚

𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1,74 𝑚 + 0,6 + 0,6 = 2,94 𝑚

Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑒𝑑𝑜𝑟 = 8,64 𝑚2

127

4.3 AREAS DE LA ZONA ADMINISTRATIVA

Esta zona consta de los siguientes espacios:

Gerencia

Sala de reuniones

Dirección técnica

Oficina de Producción y calidad

Área de marketing y ventas

Sala de catas

Baños y vestieres

Para las áreas de esta zona se tiene en cuenta:

La superficie media necesaria por personal especializado autónomo en sala individual será

6-9 m2.

La superficie media necesaria en una sala de reuniones por persona será 2,5 m2. (Alonso

2011).

Hay que considerar las distancias recomendadas, espacios para el paso de personas, pasillos de tal

modo que se tiene para cada área, las siguientes medidas:

Dirección técnica: 3 x 3 = 9 m2

Gerencia: 3,2 x3,5 = 11,2m2

Área de marketing y ventas: 3 x 3 = 9 m2

Sala de catas (para 6 personas): 6 x 2,5 = 15 m2

Oficina de producción y calidad: 3 x 4,5 = 13,5 m2

Sala de reuniones: 2,8 x 4 = 11,2 m2

Vestieres: 3,5 x 2,8 = 9,8m2

Baños: 2 x 3 = 6 m2

Sala de exposición y ventas: 8,5x4,5=38,25 m2

Laboratorio: 6,2 x 3,7= 22,95 m

2

Por consiguiente, la superficie mínima de las áreas administrativas mencionadas es de 151,47 m2.

128

A continuación se detallan los elementos requeridos para cada área.

Aseos y vestuarios. Para cumplir con los requisitos del Decreto 3075 de 1997 expedido

por el Ministerio de Salud, para los aseos se tienen en cuenta los siguientes puntos:

o Al tener más de 5 empleados, los lavabos del personal deben encontrarse separados,

para hombres y mujeres.

o Los inodoros deben instalarse en cuartos que se puedan cerrar.

o Por cada 5 inodoros se instalará un lavamanos, un secador de manos y un expendedor

de jabón por cada dos lavamanos y un espejo por cada 2/3 lavamanos.

Las recomendaciones según Neuffer (2000), citado por Prieto y Bello (2013) para

instalaciones para fábricas, son los siguientes aparatos:

o Aseos femeninos para menos de 10 mujeres:

1 lavamanos.

1 inodoro.

o Aseos masculinos para menos de 10 hombres.

1 lavamanos.

1 inodoro.

1 orinal.

En el caso concreto de los vestieres, que se emplean para cambiarse y guardar la ropa de los

empleados, las recomendaciones son:

o La superficie mínima es de 6 m2.

o Deben estar protegidos visualmente.

o Se deben instalar un casillero con cerradura para cada empleado.

o Hay que instalar filas de bancos para sentarse.

o La anchura de los pasillos suele ser de 1 metro.

o La superficie necesaria para cambiarse por empleado es de 2 m2.

En estas áreas se cuenta con el siguiente mobiliario:

o Cuarto de inodoros (4): 2,55m2

o Lavamanos sencillo(2): 0,3 m2

129

o Bancas(2): 2,4 m2

o Casilleros(4): 1,2 m2

Por consiguiente, la superficie total que ocupa el mobiliario anteriormente mencionado es

de 20,4 m2.

Hay que tener en cuenta que la superficie mínima para cambiarse una persona es de 2 m2 y

considerando 5 personas por vestuario se tiene 5 x 2 = 10 m2.

Otras consideraciones serán:

o Anchura mínima de un pasillo = 1,20 m.

o Distancia mínima del lavamanos a la pared = 15 cm.

Por lo tanto, la superficie final de aseos y vestuarios es la suma de las superficies anteriores,

de los aparatos, y de las consideraciones indicadas para una superficie mínima de 33,76 m2.

Laboratorio. En el laboratorio, se incluyen los siguientes equipos:

o Nevera(1): 0,36 m2

o Lavadero doble(1): 0,74 m2

o Mesón(1): 1,8 m2

o Estante: 0,7 m2

o Armario: 1.25 m2

o Escritorio: 0,98m2

Se considera en el laboratorio otros elementos tales como: bancas de trabajo, sillas y

material de laboratorio en el que quedan incluidos reactivos y equipos de análisis y

medida. Considerando que en este caso no se aplica espacio adicional puesto que el

mobiliario se coloca junto a la pared y se deja una distancia mínima para el paso de dos

personas. La distribución del laboratorio cuenta con una superficie mínima de 22,95 m2.

Finalmente se tiene un área total de la zona administrativa de 151,47 m2.

130

4.4 METODOS DE DISTRIBUCIÓN

4.4.1 Elección del método. Para el diseño de planta, después de tener identificadas las

actividades, los equipos y las áreas del proceso se utiliza un método de distribución que es una

herramienta para orientar la distribución de las áreas relacionadas con el proceso. Al aplicar estos

métodos se busca obtener un flujo de proceso organizado de tal forma que no se presenten cruces

entre materiales y los operarios en las zonas de circulación y los puestos de trabajo (Bello y

Prieto, 2013).

Entre los diferentes métodos de distribución de procesos que se pueden utilizar está el método de

relaciones. Se seleccionó este método debido a que se utiliza para establecer las diferentes

interacciones entre los procesos, además los otros métodos de distribución se utilizan para

instalaciones industriales que tienen varias operaciones en la misma maquinaria y esto no sucede

en la producción de vino que es una producción de flujo más lineal.

4.4.2 Aplicación del método. Inicialmente para aplicar el método de relaciones, Bello y Prieto

(2013) establecen que se debe definir la lista de áreas productivas de la planta y realizar un

listado. La lista de las actividades se encuentra en el cronograma de producción del numeral 3.3.

Después de esto se elabora la matriz de relaciones, listando todas las operaciones. La figura 10

muestra la matriz de relaciones con todas las conjunciones de los procesos y la importancia de la

cercanía entre estos.

Las letras representan el nivel de importancia de la proximidad, A significa absolutamente

necesaria, E es especialmente necesaria, I quiere decir importante, O es ordinaria, U significa no

importante y X indica proximidad indeseable. Debajo del nivel de importancia de proximidad se

encuentran las justificaciones de la proximidad en números. Según Bello y Prieto (2013) la

clasificación de las justificaciones es así: 1 es orden de flujo, 2 es contaminación cruzada, 3 son

procesos con la misma documentación, 4 es apoyo de actividades, 5 significa que no tienen

relación y 6 significa que manejan procesos diferentes.

131

Figura 10. Matriz de Relaciones para las actividades de la planta

A1

A1

A1A4O5

A1A1A1

E1O5A1

E1A1A1

A1I4A1

A1

E4 O

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

E1 O

4 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U

5 U5

U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

A1 O

4 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5

A1

O5 E

4 U5

U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

U5

E4 I

4

U5 U

5

U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

I4 O

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5

E4 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5 U

5

O4 U

5 U5 U

5 U5 U

5 U5

A1 U

5 U5 U

5 U5 U

5

U5 U

5 U5 U

5

U

5

U5 U

5

U5

E1 I

4

U5

U5

U5 U

5U5

Cuando se realizan las conjunciones de todos los procesos en la matriz de relaciones, se

diagraman las áreas de proceso en un gráfico indicando su relación mediante uniones con líneas

hasta encontrar un flujo con los menores cruces posibles y que corresponda a un flujo industrial

en forma de I, O, U, L o S. En este caso la relación A son 4 líneas rojas, E son 3 líneas amarillas,

I son 2 líneas verdes, O es una línea azul, U no presenta líneas de conexión y X se representa con

una línea quebrada. La figura X muestra el diagrama final de relaciones.

Al finalizar el diagrama de relaciones, se eligió un flujo de proceso en U para la planta, como es

usual para las distribuciones en planta de las bodegas.

132

Figura 11. Diagrama de Relaciones para las actividades de la planta

Pesaje

Almacenamiento Selección

Despulpado

Separación

de cáscaras

Bombeo y

Sulfitado

Enfriamiento

Filtración de

placas

Filtración

amicróbica

Tanques

siempre

llenos

Línea de

embotellado

Producto

terminado

Prensado

Evacuación

de cáscaras Desfangado/Fermentación

Centrifugado

Criomaceración

Estabilización

4.5 PLANO DEL DISEÑO DE PLANTA

De acuerdo al diagrama de relaciones que se observan en la figura 11, se propone el plano de la

figura 12, el cual contiene el diseño de planta con las áreas administrativas y las áreas para llevar

a cabo el proceso de elaboración del vino de mango.

133

Figura 12. Plano de la planta de elaboración de vino de mango

16

21

0,0

0

Tratamiento mecánico

Recibo

20000,00

elaboración

5400,00

estabilización

embotellado

11600,00

Producto terminado

3450,00

Cuarto frio

64

00

,00

Almacén de

materiales

5400,00

5500,00

99

87,0

0

69

87

,00

27400,00

25

60

0,0

0

2500,00

32

00

,00

3600,00

gerencia

Dirección

técnica

Marketing y

ventas

Sala de catas

Producción y

calidad

Exposición y ventas

VestierVestier

8500,00

35

13

,00

35

00

,00

7500,00

10900,00

2950,00

28

00

,00

Contenedor

de

desechos

Tanques

Pesaje

Selección

Despulpado

Bombeo y Sulfitado

Prensado

Enfriamiento

Criomaceración

Elevador de

cangilones

Centrifuga

Filtro de placas

Filtro amicrobico

Bombas

Tanques siempre llenos

134

4.6 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACION DEL VINO DE

MANGO

A partir del plano del diseño de planta propuesto se plantea el diagrama de proceso según las

actividades y los movimientos que se realizan en la planta. El diagrama de proceso completo se

puede consultar en el Anexo 5 que presenta en resumen los siguientes elementos:

Operaciones totales: 20

Controles totales: 0 debido a que el control se realiza con operaciones

Almacenamientos totales: 4

Transportes totales: 9

Demoras: 0 puesto que no se plantean retrasos en la producción

Operaciones y control en total: 3

Operaciones y transporte en total: 2

Tiempo total propuesto/campaña: 60 días

4.7 ANALISIS DE PRINCIPIOS Y FACTORES DE DISEÑO DE PLANTA

4.7.1 Análisis de principios del diseño de planta. Todo sistema productivo o de operaciones

(servicios) debe mantener un alto grado de interrelación entre las variables que lo afectan

(recurso humano, maquinaria y equipos, materias primas, insumos e información), determinando

el mínimo impacto para el cumplimiento de los objetivos (Prieto, 2004).

Para el logro de los objetivos del diseño de planta es importante tener en cuenta los siguientes

principios que regulan el funcionamiento y operación del sistema.

Integración. El diseño de la planta permite la integración de los factores material, hombre

y maquinaria de tal forma que el proceso se realiza de manera fluida y sin cruces que

afecten la linealidad del proceso. Los materiales se transportan adecuadamente

dependiendo de las condiciones (Canastillas, tuberías), los pasillos permiten un tránsito de

135

materiales y operarios con espacios suficientes, además la interacción de los operarios y

las maquinas se realiza de manera fácil gracias a las distancias adicionales de hombre y

mantenimiento de las áreas de proceso.

Movimiento material. Las distancias recorridas por el material son las mínimas

necesarias para las operaciones. El material a la entrada se desplaza en canastillas movido

por operarios, luego pasa a las mesas de selección donde se mueve por fricción con las

cintas trasportadoras. Los movimientos del mosto en planta son principalmente

horizontales por tuberías flexibles, impulsados por bombas centrifugas y los movimientos

verticales dependen del cambio de alturas de succión de las bombas y la entrada a los

equipos. También hay movimiento vertical de material al realizar las columnas de

canastillas y de cajas en los almacenes de materiales y producto terminado. En cuanto al

factor espera se consideran los almacenamientos en el cuarto frio, la permanencia en los

tanques de desfangado, fermentación y estabilización.

Circulación de trabajo. Las áreas de proceso y administrativas fueron diseñadas para

permitir ahorro de espacio, especialmente en los almacenes donde suele utilizarse gran

cantidad de superficie de la planta. El flujo en U del proceso permite uniformidad en la

circulación tanto del material (mangos, mosto, vino, residuos) como de las personas.

Utilización efectiva del espacio. Este principio se puede ver aplicado en las áreas de

almacenamiento, donde se realizó una distribución de los pallets en sectores para mejorar

los transportes dentro de los almacenes reduciendo el área necesaria para el

almacenamiento, aprovechando el área vertical de la planta, igualmente en el diseño de

los tanques se utilizaron relaciones 1:2,5 para evitar tanques de gran área en la planta y

aprovechar el espacio vertical, además de un arreglo de tanques en doble fila para mejorar

las actividades de bombeo y reducir las distancias entre los procesos.

Condiciones de trabajo. La planta está diseñada para que las actividades de las personas

de las áreas productivas y administrativas se desarrollen en un entorno seguro y

agradable, ofreciendo los servicios necesarios al personal, vestieres, baños, áreas de

136

socialización, oficinas, laboratorios y demás entornos libres de riesgos y con los recursos

suficientes para satisfacer las necesidades de los trabajadores.

Cambio. Para este principio se analiza la movilidad del proceso y la facilidad para

realizar cambios en el flujo de los materiales y las personas dentro de la planta. Este tema

se aborda a profundidad en el numeral 4.6.2 en análisis del factor cambio.

4.7.2 Análisis de factores que afectan el diseño de planta. Además de los principios

analizados, es importante revisar los factores que se describen a continuación.

Factor material. En el proceso de elaboración del vino de mango se cuentan con diversos

materiales, derivados de la trasformación constante de la materia prima durante el

proceso. Se distinguen 3 materiales derivados de gran importancia, el mango, el mosto y

el vino.

Las características del mango pueden ser consultados en la información de los capítulos 1

y 3 del presente proyecto. Es un material que se encuentra en estado sólido, de forma

ovoide y superficie lisa. Al ser un alimento altamente perecedero debe manejarse de

manera adecuada, con almacenamiento en refrigeración y embalaje adecuado en

canastillas de plástico. Las áreas que se ven afectadas por este material son el área de

recibo, pesaje, almacenamiento en cuarto frio y mesa de selección.

El mosto se obtiene cuando el mango entra al despulpado y separa la pulpa de la semilla y

las cáscaras. El mosto pasa por un proceso de clarificación por fases antes de entrar a la

fermentación que va reduciendo la densidad, el contenido de sólidos y la viscosidad, que

afecta la potencia y la capacidad de los equipos presentes en las áreas afectadas, el

desfangado, el enfriamiento, bombeo, sulfitado, centrifugado, la criomaceración y el

prensado. Después de las clarificaciones el mosto pasa a los tanques de fermentación y se

convierte en mosto fermentado. Este mosto fermentado se sigue clarificando y sometiendo

a procesos de estabilización química y biológica hasta ser llevado a los tanques auxiliares

de embotellado donde el material se conoce como vino. El vino, traslucido, con baja

137

densidad y viscosidad gracias a las clarificaciones se embotella al alcanzar su calidad

óptima sensorial y química en envases de 750 ml.

Además de estos materiales, se deben tener en cuenta las materias auxiliares que se

describen en el capítulo 1, los envases de vidrio de 750 ml, de manejo cuidadoso por la

fragilidad del material y las cajas donde se embalan las botellas. Estos materiales afectan

especialmente las áreas de almacenamiento, de materiales y de producto terminado.

Factor maquinaria. Para este factor se deben analizar los equipos que intervienen

en el proceso. En la planta, la maquinaria es de gran importancia pues debido a la

superficie que ocupa los cálculos de las áreas productivas se realizaron con respecto a las

dimensiones de las máquinas y las necesidades de mantenimiento y operación manual de

cada una.

En términos generales, la maquinaria seleccionada para la elaboración del vino cumple

con todos los criterios de selección establecidos en los apartados anteriores, construida en

su mayoría en acero inoxidable AISI 304 o 316, materiales ideales para trabajar con

alimentos por su resistencia, baja reactividad, fácil limpieza y resistencia a la corrosión.

La maquinaria también cumple con los requerimientos energéticos (Energía mecánica,

térmica y eléctrica) de cada proceso, además está diseñada para seguir un flujo de proceso

organizado y uniforme ya sea por baches o lineal.

Aunque la mayoría de los equipos se encuentran fijos, como los tanques, varios tienen

sistemas que facilitan su circulación por la planta, como ruedas para el caso de las

bombas (trasiegos), el filtro de placas y la prensa. También se debe tener en cuenta la

selección de tubería flexible como una decisión para facilitar las comunicaciones entre las

diferentes máquinas, reducir las distancias y darle flexibilidad los movimientos del

proceso.

Todas las necesidades de servicios industriales (Agua, energía eléctrica) se relacionan en

el balance de energía del proceso. Las características específicas de cada equipo y

138

dimensiones que deben ser expuestas en este factor según Bello y Prieto (2013) se

encuentran en el capítulo anterior.

Factor hombre. Las condiciones de la planta, especialmente en el área

administrativa están dadas según las necesidades de los trabajadores. El factor del espacio

se cumple según se observa en el dimensionamiento de las áreas administrativas, donde se

tuvieron en cuenta los espacios para realizar las actividades del personal, servicios como

los baños, vestieres, las oficinas y las salas de cata fueron diseñados para el bienestar de

los empleados. El personal de las oficinas cuenta con pasillos de dimensiones suficientes

para la circulación, oficinas amplias para los cargos directivos y diseñadas para preservar

la seguridad y la comodidad del empleado para que trabaje de manera eficiente.

En cuanto al personal del área productiva, cuentan con baños y vestieres proporcionales a

la cantidad de operarios, además, las áreas productivas se calcularon con los coeficientes

de pasillos de alto tránsito, áreas de operación, circulación y transporte del personal. La

conexión entre el área administrativa y el área productiva está ubicada en un lugar

estratégico para evitar contaminaciones y facilitar el cambio de sector de un área a otra

para el personal.

También se deben considerar varios parámetros que se deben controlar para el bienestar

del personal de la planta. Uno de ellos es el ruido, que es producido principalmente en el

área de proceso. Los equipos que más producen ruido (Filtros, equipos de frio, bombas,

despulpadora) están separados del área de oficinas y los operarios que trabajan cerca de

estas zonas de altos niveles de ruido aunque no permanecen todo el tiempo en estas, deben

usar la protección adecuada según las normas de seguridad industrial y salud ocupacional

vigentes.

Otro factor a analizar es el contacto con sustancias químicas. En el proceso, los materiales

que son manipulados por los operarios son seguros, no son corrosivos o reactivos por lo

que no se consideran materiales peligrosos. En cuanto al clima de la planta, según la

localización aproximada se asumen temperaturas promedio de 23°C con máximas de 28-

30°C según la ubicación exacta de la planta. No existen equipos en proceso que tengan

139

superficies calientes que aumenten significativamente la temperatura de la planta. Por otro

lado la iluminación de la planta se basa en luz natural por medio de los ventanales y luz

artificial para mantener los niveles de iluminación dentro de lo recomendado, 10-200 lux

para actividades normales de proceso y 800-3000 lux para actividades específicas.

Factor movimiento. Se debe tener en cuenta los movimientos del material,

personal y maquinaria. Los materiales principales (mango, mosto, vino) tienen

movimientos horizontales a través de la planta, verticales al cambiar la altura de succión

de las bombas y los equipos además de movimientos mixtos cuando se transportan por las

tuberías flexibles. Los materiales auxiliares tienen movimientos verticales y horizontales

en los almacenes.

Los movimientos del personal dependen del área en donde estén realizando sus

actividades. Los empleados del área productiva recorren distancias más largas,

especialmente en las actividades de la zona de elaboración y almacenamiento del vino.

Otros empleados, como los de las mesas de selección realizan movimientos en sus puestos

de trabajo, de brazos y torso solamente. El área de la planta donde se recorren más

distancias es el área de recibo y almacenamiento del mango, contando las actividades de

descarga del camión, pesaje y transporte al cuarto frio.

El factor movimiento afecta especialmente las áreas de proceso de alto tránsito, donde se

tuvieron en cuenta los tamaños y distribución de los pasillos de circulación para el cálculo

de las áreas. En el área de los tanques, la disposición en doble línea permite tener 2

pasillos principales de 4m de ancho para las actividades de circulación, conducción,

bombeo y clarificaciones del vino. Todos los pasillos de las áreas de producción son

rectos, sin curvas ni salientes. Por otro lado, los empleados de la zona administrativa

realizan movimientos en distancias cortas, de características mixtas con momentos de

desplazamiento y momentos estáticos. Hay que agregar que solo se cuenta con un nivel en

la planta, por lo que no son muy recurrentes los movimientos verticales.

140

La maquinaria que tiene movilidad, como lo son las bombas de trasiego y circulación, la

prensa, el filtro de placas y la centrifuga, se encuentra en el área de elaboración del vino,

donde se consideró un coeficiente de alto tránsito para poder realizar los desplazamientos

de los equipos.

Factor espera. Este factor se relaciona directamente con los almacenamientos de los

materiales. La planta cuenta con tres almacenes, uno para materia prima de embalaje

(botellas, corchos, capsulas, etiquetas, cajas) y productos auxiliares, otro almacén para el

producto terminado y el cuarto frio para almacenamiento del mango en refrigeración.

Además del almacenamiento, el producto en línea de proceso pasa por varias esperas,

como el desfangado, los 5 días posteriores a la fermentación para la sedimentación de las

lías y la estabilización tartárica.

Para el almacenamiento de los objetos y dotación de los operarios se cuenta con el área de

vestieres para que dejen aquí ropa, overoles, maletas y otros objetos personales. Las

características de los almacenes y sus áreas están en el inicio de este capítulo.

Factor servicio. Aquí se deben tener en cuenta los servicios de apoyo necesarios para el

proceso en relación con los demás factores. En primera instancia, en lo relacionado con el

personal, la planta cuenta con espacios para satisfacer las necesidades de los empleados,

vestieres, baños, sala de juntas, corredores amplios y pasillos de transito fácil. Con

respecto al área productiva, los cálculos del área de las maquinas se hicieron con las

distancias mínimas para realizar las actividades de mantenimiento. Algunos de los

equipos cuentan con tableros de control para programar las condiciones del proceso. Para

el material, además de las áreas de almacenamiento, se cuenta con un laboratorio

destinado a análisis de control para la materia prima y para el producto en diferentes

momentos del proceso, para ayudar a controlar la calidad del producto y comprobar la

estandarización de las operaciones.

Finalmente, la planta cuenta con los servicios industriales de agua y electricidad

necesarias para el funcionamiento de las máquinas y las operaciones de refrigeración, así

141

como con servicio de telefonía, redes sanitarias, iluminación y redes de información

(Internet).

Factor edificio. La planta está diseñada para que la construcción cumpla con las normas

que aplican para las industrias de alimentos. Los pisos y paredes estarán construidos en

materiales lavables, no porosos y resistentes, las luces tendrán rejillas de protección, los

ventanales contarán con mallas para evitar la entrada de plagas y todas las áreas cumplirán

con los requisitos de seguridad industrial exigidos por la legislación.

En cuanto a las instalaciones sanitarias deben estar limpias, iluminadas y bien ventiladas,

estar en cantidad suficiente y bien dotadas, separadas de las áreas de procesamiento, los

lavamanos en lo posible deben emplear grifos sin accionamiento manual próximos a

áreas de producción , los drenajes con capacidad y pendiente requeridas y con protección

para el abastecimiento de agua debe disponerse de la presión requeridas para el proceso,

en caso de falla en el suministro debe poseer tanque de agua con la capacidad y cantidad

suficiente y de fácil limpieza. La planta dispondrá de un sistema sanitario adecuado para

la recolección, el tratamiento y la disposición de aguas residuales aprobadas por la

autoridad competente. El manejo de residuos sólidos debe realizarse de manera que

impida la contaminación del alimento, los residuos sólidos deben ser removidos

frecuentemente de las áreas de producción y disponerse de manera que se elimine: el mal

olor y otros que contribuya al deterioro ambiental.

Las puertas de acceso y doble circulación deben ser lisas, no absorbentes, resistentes,

amplias, con cierre automático, y ajuste hermético, en lo posible deberán ser las puertas

autocerrables. Las paredes estarán construidas en materiales resistentes y recubiertas con

pinturas impermeables, no absorbentes y de fácil limpieza y desinfección, y deben

presentar acabado liso, las uniones entre paredes y piso deben hacerse de forma

redondeada (Bello y Prieto, 2013).

El diseño de la planta es de un solo nivel, con una forma rectangular, el área de proceso en

forma de U complementada con la zona administrativa en la parte frontal del edificio. Las

142

zonas de producción y administrativas están debidamente delimitadas y separadas. Los

espacios de circulación son amplios y adecuados para evitar cruces, amontonamientos o

accidentes dentro de la planta, como ya se ha descrito en los factores anteriores.

Factor cambio. Este factor evalúa la capacidad de cambios y modificaciones en el

proceso. En el caso de la elaboración del vino de mango, el proceso es muy lineal por lo

que las modificaciones que se pueden hacer es relacionada con cambio de equipos, por

ejemplo se puede cambiar el tanque isotermo por un sistema de estabilización en continuo

o reemplazar el filtro de profundidad por un filtro tangencial. En esos casos si los cambios

se realizan después de la fermentación la planta si esta apta para aumentar el flujo de

producción pues la línea de embotellado tiene mayor capacidad disponible, si es antes de

la fermentación se deben evaluar las capacidades máximas de los tanques que se

dimensionaron con un 150% de la capacidad volumétrica total.

En el caso de ampliar la línea de productos, como la producción de vino a partir de otras

frutas las dimensiones de la planta no permitirían instalar maquinaria para la otra línea de

producción. La opción más acertada puede ser elaborar vinos de diferentes frutas en los

meses que no se produce vino de mango, haciendo campañas dependiendo de la

estacionalidad de las frutas.

4.8 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE LA MAQUINARIA SELECCIONADA

Para el diseño de planta propuesto se requiere la implementación de la maquinaria y de los

equipos dimensionados y seleccionados en el capítulo 3. Por consiguiente, en la tabla 37 se

presentan los costos de cada equipo o maquinaria propuesta para el proceso de elaboración del

vino de mango. Los costos se obtuvieron en valores de euros que se convirtieron en pesos

colombianos (COP), suministrados por los proveedores relacionados en cada ficha técnica.

143

Tabla 37. Costos de maquinarias y equipos

Maquinaria o Equipo Referencia Cantidad Valor

unitario €

Valor total

euros € Valor total COP

Báscula de plataforma Xteel-W D-SP 1 251,20 $251,20 $661.000,00

Mesa de selección NC/3000 2 $7.000,00 $14.000,00 $36.839.180,00

cuarto frio MSG QF 4054 1 $8.474,67 $8.474,67 $22.300.000,00

Equipo frio MJH-NH-6000 1 $13.624,08 $13.624,08 $35.850.000,00

Despulpadora REF. 1000 1 $3.177,05 $3.177,05 $8.360.000,00

Tuberías fija

SS-T25M-S-2,5M-

6ME 1 $345,90 $3.113,13 $8.191.800,00

Tubería Flexible SS-16BHT-48 1 $323,18 $17.936,36 $47.197.200,00

Bomba de manguimia MDM4 32/125-0,55 1 $1.405,00 $1.405,00 $3.697.074,85

Bomba de trasiegos MD 32-125/1.1 3 $1.860,00 $5.580,00 $14.683.044,60

Intercambiador de calor IT 4/57/3 1 $5.500,00 $5.500,00 $14.472.535,00

Criomacerador Classic 60 1 $12.350,00 $12.350,00 $32.497.419,50

prensa Neumática PPA 9 1 $14.000,00 $14.000,00 $36.839.180,00

Elevador de cangilones Redler 1 $3.800,00 $3.800,00 $9.999.206,00

Dosificador MODELO Línea 1 1 $6.600,00 $6.600,00 $17.367.042,00

tanque con patas Inoxcol 16 $4.761,02 $76.176,29 $200.448.000,00

tanque siempre lleno Tanque con tapa móvil 2 $5.065,80 $10.131,60 $26.660.000,00

Centrifuga RE 30V 1 $70.000,00 $70.000,00 $184.195.900,00

filtro de placas KAPPA 3 1 $4.500,00 $4.500,00 $11.841.165,00

sistema de

microfiltración 1+1+1+Agua (1) 1 $10.500,00 $10.500,00 $27.629.385,00

tanque isotermo de

estabilización DESTISO2000

1 $8.950,00 $8.950,00 $23.550.761,50

Enjuagado -llenado y

taponado XPLT/9-10-1/S 1 $55.000,00 $55.000,00 $144.725.350,00

distribuidor de capsulas M1TCH 1 $1.500,00 $1.500,00 $3.947.055,00

Etiquetadora Modelo ET 800 1 $35.000,00 $35.000,00 $92.097.950,00

Precintadora para cajas JUNIOR 1 $3.750,00 $3.750,00 $9.867.637,50

Total

$385.319,39 $1.013.917.885,95

144

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La capacidad de producción de 45.358 litros/año se determinó para la planta de

elaboración de vino de mango según el análisis del mercado nacional de vinos. Esta

capacidad se dividió en dos campañas de 22.679 litros que requieren 40.000 kg de mango

para su elaboración. Además, se establecieron las actividades productivas del proceso

industrial en base a trabajos a nivel de planta piloto y vinificación en blanco a escala

industrial. La campaña de producción tiene una duración de 60 días desde la manguimia

hasta el último proceso de embotellado, siendo el tiempo de funcionamiento de la planta

de 4 meses al año, preferiblemente las campañas deben realizarse en los meses de Enero –

Febrero y Junio – Julio debido a que son los meses donde la cosecha del mango variedad

Tommy Atkins se encuentra en sus puntos más altos lo que brinda disponibilidad del

producto y precios más bajos.

La encuesta realizada a 110 personas mostró que un 85% de los encuestados están

interesados a probar un vino de frutas tropicales, teniendo al mango entre las 3 primeras

opciones junto con el maracuyá y la mora. También, la encuesta arrojó que un 27%

prefiere los vinos de origen nacional y un 54% estaría dispuesto a pagar dentro de un

rango de $30.000 a $60.000 por un vino de frutas tropicales.

El dimensionamiento de los equipos requeridos para las actividades del proceso de vino

de mango se realizó a partir de los balances de materia y de energía para llevar a cabo una

campaña con 40.000 kg de mango. El proceso de elaboración para una campaña tiene

unos requerimientos de energía mecánica de 1453,3 kWh y 5,9 x 107 J de energía térmica.

Los principales procesos con mayor consumo de energía son la fermentación alcohólica,

la estabilización tartárica, el desfangado y la criomaceración, puesto que todos son

procesos que elevados requerimientos de refrigeración.

Entre los equipos dimensionados, se agregaron la centrífuga y el equipo de microfiltración

a los equipos propuestos en el proceso de la vinificación en blanco para uva, por varios

motivos. Primero, el contenido de solidos del mango es mayor que el de la uva por lo que

fue necesario adicionar dos fases de centrifugación, una junto con el desfangado para

145

controlar el nivel de los sólidos antes de la fermentación y otra para reducir los sólidos

después de la fermentación y evitar colmatación en los filtros. El equipo de micro

filtración fue elegido para complementar el filtrado por placas, que normalmente se

acompaña con un filtro tangencial pero en este proyecto el elevado costo de este filtro

obliga a usar una tecnología diferente para clarificar el vino. También sirve para darle

estabilidad al vino antes de entrar al tanque isotermo de estabilización tartárica, y mejorar

los tiempos y la eficiencia de la operación. De no usar el equipo de microfiltración los

tiempos de estabilización se extenderían y sería necesario utilizar una tecnología de

estabilización diferente lo que aumentaría los costos del proyecto. Los equipos

dimensionados presentaron un costo total de $1.013.917.885,95 COP según la información

de los proveedores.

Para la planta diseñada se obtuvo un área total de la de 619,25m2 para el área productiva y

151,47 m2

para la zona administrativa con 8 personas. El diseño de planta se propuso con

un flujo de proceso en U distribuido en un solo nivel de planta.

Para la implementación futura de esta empresa, se recomienda ampliar la información de

la propuesta añadiendo un estudio económico completo para ver el crecimiento de la

producción y evaluar la rentabilidad y la viabilidad económica del proyecto.

146

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150

ANEXO 1

ENCUESTA APLICADA AL MERCADO POTENCIAL

Buen día, estamos realizando una encuesta para evaluar el lanzamiento de una nueva marca

vinos, como parte de una investigación de la Universidad de La Salle. Le agradeceremos

brindarnos un minuto de su tiempo y responder las siguientes preguntas:

1. Género

Masculino

Femenino

2. ¿En qué rango de edad se encuentra?

18-25

26-35

26-45

Mayor de 45

3. ¿Con que frecuencia consume vino?

Nunca

Menos de una vez al año

2 a 3 veces al año

Cada dos meses

Mensual

Semanal

Más de 3 veces a la semana

3. ¿Al momento de comprar un vino, qué es lo primero que toma en cuenta?

La marca

El sabor (Dulce, Semiseco ,Seco)

El aroma

El tipo de vino (Blanco, Tinto…)

La variedad (Cabernet Sauvignon, Tempranillo…)

País de origen

El precio

151

La presentación

4. ¿Qué clase de vino prefiere según el nivel de azúcar?

Dulce

Semiseco

Seco

5. ¿Qué tipo de vino prefiere?

Vino blanco

Vino tinto

Vino espumoso

Vermuts o vinos aromáticos

Otros ¿Cuáles? ____________

6. ¿Con respecto a su envejecimiento que vinos prefiere?

Vino Joven

Vino de Crianza

Vino Reserva

Vino Gran Reserva

7. ¿A cuál de estos lugares suele acudir para comprar vino?

Tienda de Barrio

Licorerías

Supermercados

Almacenes de cadena

Otros ¿Cuáles? _________________

9. ¿Cuánto suele gastar en promedio al comprar un vino?

$5.000 a $10.000

$10.000 a $20.000

$20.000 a $30.000

$30.000 a $40.000

152

$40.000 a $50.000

$50.000 a $60.000

Más de $60.000

10. ¿En cuanto al país de origen, que vinos prefiere? (puede seleccionar hasta 3 opciones)

Colombia

Portugal

Uruguay

Sudáfrica

Alemania

Australia

Chile

Estados Unidos

Italia

Argentina

Francia

España

11. En cuanto al vino de las siguientes frutas, ¿cuál sería el orden en que le gustaría probarlos?

Piña

Mango

Papaya

Carambolo

Guayaba

Maracuyá

Guanábana

Lulo

Curuba

Mora

Otras ___________

153

12. ¿Cuánto invertiría usted en un producto tan novedoso?

$10.000 a $20.000

$20.000 a $30.000

$30.000 a $40.000

$40.000 a $50.000

$50.000 a $60.000

Más de $60.000

14. ¿Estaría dispuesto(a) a participar en un panel de degustación de este nuevo producto?

Si

No

154

Resultados de la encuesta en graficas

65%

13%

6%

16%

Rango de Edad

18-25

26-35

36-45

mayor de 45

5%

17%

31%

39%

1%

7%

Frecuencia de

consumo

Semanal

Mensual

Cada dos

meses

Dos a tres

veces al año

34%

45%

21%

Clase de vino según

azúcar

Dulce

Semiseco

Seco

18%

65%

6% 11%

Tipo de vino

Blanco

Tinto

Espumoso

Rosado

21%

12%

46%

21%

Preferencias respecto al

Envejecimiento

Joven

Crianza

Reserva

Gran Reserva

51% 32%

13%

1% 1% 2%

Lugar donde adquiere

el vino

Supermercados

Grandes

superficies

Licorerías

Tienda de

Barrio

155

4%

10%

23%

18%

20%

15%

5% 5%

Dinero que paga por una

botella de vino

$5,000-

$10,000

$11,000-

$20,000

$21,000-

$30,000

$31,000-

$40,000

50%

38%

12%

Ocupación

Estudiante

Profesional

Independiente

21%

37%

22%

10%

1% 4%

1%

0%

1% 3%

Primera Opción

Mango

Maracuyá

Mora

Lulo

Curuba

Piña

Guayaba

8%

16%

16%

27%

5%

15%

1% 0%

5%

7%

Segunda Opción

Mango

Maracuyá

Mora

Lulo

Curuba

Piña

Guayaba

11%

13%

12%

27% 4%

16%

3%

4% 5% 5%

Tercera Opción

Mango

Maracuyá

Mora

Lulo

Curuba

Piña

Guayaba

15%

14%

14%

14% 5%

24%

0% 3%

7% 4%

Cuarta Opción

Mango

Maracuyá

Mora

Lulo

Curuba

Piña

Guayaba

156

ANEXO 2

BALANCE DE MATERIA DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL VINO DE

MANGO

Cálculos Balance de Materia

Recibo

𝑚1 = 𝑚2

40000𝑘𝑔 = 40000𝑘𝑔

Selección

𝑚2 = 𝑚3 + 𝑚4

40000𝑘𝑔 = 38400𝑘𝑔 + 1600𝑘𝑔

Limpieza

𝑚3 = 𝑚5 + 𝑚6

38400𝑘𝑔 = 38016𝑘𝑔 + 384𝑘𝑔

Despulpado

𝑚5 = 𝑚7 + 𝑚8 + 𝑚9

38016𝑘𝑔 = 24334.08𝑘𝑔 + 6082.56𝑘𝑔 + 7983.36𝑘𝑔

Enfriamiento

𝑚7 + 𝑚10 = 𝑚11

24334.08𝑘𝑔 + 1.2𝑘𝑔 = 24335.28𝑘𝑔

Criomaceración

𝑚11 + 𝑚12 = 𝑚13

24335.28𝑘𝑔 + 6082.56𝑘𝑔 = 30417.84𝑘𝑔

157

Prensado

𝑚13 = 𝑚14 + 𝑚15

30417.84𝑘𝑔 = 24335.28𝑘𝑔 + 6082.56𝑘𝑔

Desfangado

𝑚14 + 𝑚15 + 𝑚16 = 𝑚17 + 𝑚18

24335.28𝑘𝑔 + 0.3𝑘𝑔 + 4.6𝑘𝑔 = 23975.08𝑘𝑔 + 365.1𝑘𝑔

Centrifugado

𝑚17 = 𝑚19 + 𝑚20

23495.67𝑘𝑔 = 23495.67𝑘𝑔 + 479.5𝑘𝑔

Fermentación

𝑚19 + 𝑚21 + 𝑚22 + 𝑚23 = 𝑚24 + 𝑚25

23495.67𝑘𝑔 + 5.7𝑘𝑔 + 6.8𝑘𝑔 + 56.75𝑘𝑔 = 23211.45𝑘𝑔 + 353.47𝑘𝑔

Filtración

𝑚24 = 𝑚26 + 𝑚27

23211.45𝑘𝑔 = 22747.15𝑘𝑔 + 464.3𝑘𝑔

Estabilización

𝑚26 + 𝑚28 = 𝑚29 + 𝑚30

22747.15𝑘𝑔 + 90.8𝑘𝑔 = 22610.72𝑘𝑔 + 113.73𝑘𝑔

Embotellado

𝑚29 = 𝑚31 + 𝑚32

22610.72𝑘𝑔 = 22565.5𝑘𝑔 + 45.22𝑘𝑔

158

Recibo

Selección

Limpieza

Despulpado

Enfriamiento

Criomaceración

Prensado

Desfangado

Centrifugado

Fermentacíon

40000 kg de mango

1600 kg de Mango

descartado

6082,56 kg de Cáscaras

7983,36 kg de Semillas

0,3 kg Enzimas pectolíticas

4,6 kg de Bentonita

5,7 kg de Levaduras

6,8 kg Aditivos de Fermentación 353,47 kg de Lías

384 kg de Hojas y ramas

Filtración 464,3kg de Residuos

Estabilización

113,73 kg Pérdidas

Embotellado

Vino Embotellado

Botellas 45,22 kg Pérdidas

38400 kg

40000 kg

38016 kg

24334,08 kg

24335,28 kg

6082,56 kg de Cáscaras

6082,56 kg de Cáscaras

30417,84 kg

1,2 kg de Anhidro Sulfuroso

24335,28 kg

23495,67 kg

56,75 kg de Acido Tartárico

23211,45 kg

90,8 kg de Bitartrato de potasio

22747,15 kg

22610,72 kg

22565,5 kg

365,10 kg de Fangos

23975.08 kg

479.5 kg de Fangos

159

ANEXO 3

BALANCE DE ENERGÍA DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL VINO DE

MANGO

Propiedades Térmicas

Para realizar los cálculos de transferencia de calor de las operaciones con energía térmica fue

necesario determinar primero las propiedades térmicas del mosto, mosto fermentado y el vino en

las diferentes etapas. Se realizó el calculó de estas propiedades según las correlaciones

determinadas por Choi y Okos (1986) citados por Bon y otros (2010), en su aplicación sobre

pulpas de mango. A continuación se muestran las correlaciones utilizadas para calcular

conductividad térmica (K) y calor específico (Cp).

Para las propiedades térmicas y la densidad del mosto de mango hasta antes de la filtración

amicrobica, también se utilizaron las correlaciones empíricas específicas para mostos de mango

halladas experimentalmente por Bon y otros (2010).

160

𝑘 = 0.084 + 0.546𝑤

1 + 𝑤+ 0.0059𝑇

𝐶𝑝 = 1.119 + 3.274𝑤

1 + 𝑤− 0.00152𝑇

𝜌 = 1417 − 453.2𝑤

1 + 𝑤− 0.1878𝑇

Dónde:

k es Conductividad Térmica en W/mK

Cp es calor específico en kJ/kgK

𝜌 es la densidad en kg/m3

w es la fracción de agua en el mosto

Las viscosidades en Pa*s para cada el mosto de mango fueron tomadas de los trabajos

experimentales de Quintero y otros (2012). Para el vino se tomaron como referencia los valores

de Yanniotis (2007)

A continuación se presentan las tablas de resultados de las propiedades de los flujos en las

distintas operaciones.

161

Criomaceración

Cp 2,23

K 0,16

Densidad 1260,59

Viscosidad 2,419

Desfangado

Cp 2,22

K 0,17

Densidad 1260,56

Viscosidad 1,106

Fermentación

Cp 2,73

K 0,20

Densidad 1190,32

Viscosidad 0,054

Estabilización

Cp 2,73

K 0,19

Densidad 995

Viscosidad 0,0018

162

Para el cálculo del consumo de energía de los equipos se utilizó la siguiente fórmula:

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 (𝑘𝑊ℎ) = 𝑃𝐸𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 ∗ 𝑡𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝑁

Dónde:

P equipo es la potencia de la máquina en kW

T operación es la duración de la operación en horas

N es el número de días de operación o lotes procesados según el proceso

Se presentan los resultados de energía mecánica para los equipos del proceso por campaña.

Actividades Días/lotes Tiempo

de

operación

(h)

Potencia de

la máquina

(kW)

Energía

(kWh)

Pesaje 10 1 0,024 0,2

Almacenamiento 10 6 5,73 343,8

Selección y limpieza manual 10 3 0,75 22,5

Despulpado 10 2,85 1,5 42,8

Separación de cascaras y

semillas

10 3 0,75 22,5

Bombeo y sulfitado 10 2,85 1,3 37,1

Criomaceración Mecánica 10 18 2,2 396,0

Bombeo 10 1,25 1,1 13,8

Prensado 10 2 3,32 66,4

Evacuación de cascaras y

semillas

10 3 0,75 22,5

Bombeo 10 1 1,1 11,0

Bombeo y Sulfitado 10 1 1,85 18,5

Centrifugado 10 1 9 90,0

Bombeo 10 1 1,1 11,0

Trasiegos y Corrección de

Sulfuroso

10 1 1,85 18,5

163

Bombeo 10 1 1,1 11,0

Centrifugado 2 10 1 9 90,0

Filtración por placas 10 3 0,56 16,8

Bombeo 10 1 1,1 11,0

Filtración amicrobica 10 1 2 20,0

Bombeo 10 1 1,1 11,0

Bombeo 10 1 1,1 11,0

Filtración amicrobica 10 2 2 40,0

Embotellado 7 5,5 1,5 57,8

Encapsulado 7 5,5 0,75 28,9

Etiquetado 7 5,5 2 77,0

Armado y empacado en cajas 7 5,5 0,18 6,9

Energía Humana

La energía humana fue calculada según los valores de consumo energético de actividades de

Prieto, 2004, mostrados a continuación.

Consumo de energía

humana (cal/min)

Caminar 5,6

Estar de pie 2,25

Estar sentado 1,6

El cálculo de la energía se realizó utilizando la siguiente ecuación (Prieto, 2004):

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 ℎ𝑢𝑚𝑎𝑛𝑎 (𝑘𝑐𝑎𝑙) =𝑁° 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 ∗ 𝑞 ∗ 𝑡

1000

Dónde:

N° Operarios es el número de operarios que interviene en la actividad

q es el consumo energético de la actividad en cal/min

t es el tiempo de la actividad en min

164

Actividad N°

Operarios

Tiempo

(min)

E

Humana

kcal

Pesaje 2 60 0,672

Almacenamiento 2 60 0,672

Selección 4 180 1,620

Separación de

cáscaras y

semillas 4 180 1,620

Almacenamiento

de Producto

terminado

2 330 3,696

Energía Térmica

Para los procesos con energía térmica, se analizaron los fenómenos de transferencia de calor en

cada caso. La potencia del cuarto frío se determinó según el dimensionamiento relacionado en el

siguiente anexo.

Para el caso del intercambiador de calor se tuvo en cuenta la cantidad de energía a retirar del mosto

para que su temperatura baje a 8°C para entrar al criomacerador.

�̇� = �̇� 𝐶𝑝∆𝑇

Dónde:

Q es el flujo de calor en kW

M es el flujo másico de la operación en kg/s

Cp es el calor específico en kJ/kg*°C

∆𝑇 es la diferencia de temperaturas de entrada y salida

�̇� = (854 𝑘𝑔

ℎ∗

1 ℎ

3600𝑠) ∗ 3.44

𝑘𝐽

𝑘𝑔°𝐶 ∗ (25 − 8)°𝐶

�̇� = 13.87 𝑘𝑊

El calor total para la campaña es:

165

𝑄 = 13.87 𝑘𝑊 ∗ 2,85 ℎ ∗ 10 𝑙𝑜𝑡𝑒𝑠 ∗ 3600𝑠

1 ℎ

𝑄 = 1,42x106 kJ

Para el caso de la refrigeración de los tanques se tuvo en cuenta el fenómeno de convección natural

entre los tanques y el ambiente. La convección natural en este caso se puede plantear a través del

modelo de flujo de calor por resistencias como lo plantea Cengel (2007), así:

�̇� =∆𝑇

∑ 𝑅

Dónde:

∆𝑇 es la diferencia absoluta de temperaturas entre el fluido y el ambiente

∑ 𝑅 es la sumatoria de las resistencias térmicas

En este caso las resistencias térmicas serían por convección del aire ambiente al tanque, por

conducción a través de la pared cilíndrica del tanque y por convección entre la pared del tanque y

el mosto.

�̇� =∆𝑇

1ℎ𝑎𝑖𝑟𝑒 ∗ 𝐴𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

+ln(

𝐷𝑜𝐷𝑖

)

2𝜋 ∗ 𝑘 ∗ 𝐿 +1

ℎ𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜 ∗ 𝐴𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

Dónde:

h es el coeficientes de transferencia de calor por convección en W/ m2°C

A es el área de transferencia de calor m2

Do es el diámetro exterior del tanque en m

Di es el diámetro interior del tanque en m

K es la conductividad térmica del acero inoxidable AISI 304 en W/m°C

L es la longitud del tanque en m

Para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor por convección son necesarias las

ecuaciones empíricas que describen el fenómeno de acuerdo a Geankoplis (2006), que se

166

determinan de acuerdo con los valores de los números adimensionales de Prandtl y Grashof por los

cuales se obtiene el número de Rayleigh.

𝑁𝑅𝑎𝑦𝑙𝑒𝑖𝑔ℎ = 𝑁𝑝 ∗ 𝑁𝐺 =𝐶𝑃𝜇

𝑘∗

𝐿3𝜌2𝛽∆𝑇

𝜇2

𝐶𝑃 es la capacidad calorífica en kJ/kg°C

𝜇 Es la viscosidad en Pa*s

K es la conductividad térmica en W/m°C

L es la longitud del tanque en m

𝜌 es la densidad en kg/m3

𝛽 es el coeficiente de expansión volumétrica (1/T) en °C-1

∆𝑇 es la diferencia absoluta de temperaturas entre el sólido y el fluido en °C

A partir del valor del número de Rayleigh y la geometría del cuerpo se selecciona la correlación

empírica adecuada para el cálculo del h.

Geometría del cuerpo Numero de Rayleigh Correlación para h (W/m2°C)

Planos y cilindros verticales 104 – 10

9

ℎ = 1,37 ∗ (∆𝑇

𝐿)0.25

>109

ℎ = 1,24 ∗ ∆𝑇13

Cilindros horizontales 104 – 10

9

ℎ = 1,32 ∗ (∆𝑇

𝐷𝑜)0.25

>109

ℎ = 1,24 ∗ ∆𝑇13

Estas son las variables que se tuvieron en cuenta para los cálculos del flujo de calor. Las

propiedades del aire se tomaron a la temperatura de película según las tablas del libro de Cengel

(2007).

Tanques

Fermentación

Tanques

Desfangado

Tanques

Criomaceració

n

Tanque

Estabilización

D exterior (m) 1 1 1,25

167

espesor (m) 0,005 0,005 0,005

D interior (m) 0,995 0,995 1,245

T aire °C 28 28 28

T pared °C 20 20 20

T mosto °C 16 8 10

T película 1 °C 24 24 24

T película 2 °C 18 14 15

L (m) 3 3 2,5

K acero W/m°C 13,8 13,8 13,8

Densidad mosto 1190,326347 1372,3283 1372,3283

Densidad aire 1,1915 1,1915 1,1915

Gravedad (m/s2) 9,806 9,806 9,806

Beta aire (°C-1

) 0,003365304 0,0033653 0,0033653

Beta mosto (°C-1

) 0,003458413 0,00355682 0,0035317

Viscosidad aire 1,84E-05 1,84E-05 1,84E-05

Viscosidad mosto

(Pa*s)

0,054 2,419 2,419

K mosto W/m°C 0,205672673 0,40819357 0,40819357

K aire W/m°C 0,026 0,026 0,026

Cp aire kJ/Kg°C 1,0048 1,0048 1,0048

Cp mosto kJ/Kg°C 3,428800387 3,42880039 3,42880039

A continuación se presentan los resultados de los cálculos del flujo de calor para los procesos

de fermentación, desfangado, criomaceración (tanque horizontal) y estabilización.

Fermentación

N Grashof aire 29889754833 N Grashof mosto 1779659925

N Prandtl aire 0,000711089 N Prandtl mosto 0,900242208

N Rayleigh aire 2,125E+07 N Rayleigh mosto 1,602E+09

h aire (W/m2K) 1,750704106 h mosto (W/m2K) 1,472160807

168

R convección aire °C/W 0,013262923

R conducción °C/W 1,92698E-05

R convección mosto

°C/W

0,013346254

Flujo de calor Q (W) 720,253

Desfangado

N Grashof aire 2,989E+10 N Grashof mosto 3636998,41

N Prandtl aire 0,00071109 N Prandtl mosto 20,3194484

N Rayleigh aire 2,125E+07 N Rayleigh mosto 7,390E+07

h aire (W/m2K) 1,75070411 h mosto (W/m2K) 1,93747258

R convección aire

°C/W

0,01326292

R conducción °C/W 1,927E-05

R convección mosto

°C/W

0,01334625

Flujo de calor Q (W) 1380,88

Criomaceración

N Grashof aire 1,7297E+10 N Grashof mosto 1741564,84

N Prandtl aire 0,00071109 N Prandtl mosto 20,3194484

N Rayleigh aire 1,230E+07 N Rayleigh mosto 3,539E+07

h aire (W/m2K) 2,09951472 h mosto (W/m2K) 1,93747258

R convección aire °C/W 0,01358123

R conducción °C/W 1,849E-05

R convección mosto

°C/W 0,01365398

Flujo de calor Q (W) 1329,93

169

Estabilización

N Grashof aire 1,7297E+10 N Grashof mosto 4597464,9

N Prandtl aire 0,00071109 N Prandtl mosto 20,3194484

N Rayleigh aire 1,230E+07 N Rayleigh mosto 9,342E+07

h aire (W/m2K) 2,09951472 h mosto (W/m2K) 1,93747258

R convección aire °C/W 0,01358123

R conducción °C/W 1,849E-05

R convección mosto

°C/W 0,01365398

Flujo de calor Q (W) 2729,13

Calor de fermentación

Adicional al flujo de calor por convección, en la fermentación se desprende calor debido a la

reacción química que se produce. Se debe estimar este calor de fermentación para añadirlo a

la potencia total. Para los cálculos del flujo de calor liberado se estimará tomando la

ecuación química de la fermentación.

𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠) → 2𝐶2𝐻5𝑂𝐻(𝑙) + 2𝐶𝑂2 (𝑔)

El calor liberado en la operación será el calor de reacción. Según Maron y Prutton (2008) se

calcula el calor de la reacción a partir de los calores de formación.

Sustancia Calor de

formación

Cal/mol

Calor de

formación

kJ/mol

Moles

Glucosa -669785,7 -2813,10 1

CO2 -94050 -395,01 2

Etanol -66360 -278,712 2

Para calcular el calor de reacción se utiliza la siguiente formula:

�̇� 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = ∑ ∆°𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − ∑ ∆°𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

170

�̇� 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛

= (2 𝑚𝑜𝑙 ∗ (−395,01𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙)) + (2 𝑚𝑜𝑙 (−278,712

𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙))

− (1 𝑚𝑜𝑙 ∗ (−2813,1𝑘𝐽

𝑚𝑜𝑙))

�̇� 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 1465,7𝑘𝑗

𝑚𝑜𝑙 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠)

Para calcular las moles de 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠) presentes en el mosto:

2350 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜 ∗ 21 𝑘𝑔 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠)

100 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑠𝑡𝑜∗

1000𝑔

1 𝑘𝑔∗

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠)

180,16𝑔𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠)

= 𝟐𝟕𝟑𝟗, 𝟐 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝟔𝑯𝟏𝟐𝑶𝟔 (𝒔)

�̇� 𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛

= 2739,2 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠) ∗ 1465,7𝑘𝑗

𝑚𝑜𝑙 𝐶6𝐻12𝑂6 (𝑠)

∗1

10 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛∗

1 𝑑𝑖𝑎

86400𝑠

�̇� 𝒇𝒆𝒓𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟒, 𝟔𝟒 𝒌𝑾

171

ANEXO 4

CALCULOS DEL DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

Cronograma de proceso ampliado

Actividades

Tiempo

(días)

Tiempo

(h)

Flujo

total

(kg)

Flujo

diario

(kg)

Flujo

hora

(kg/h) Caudal

Recibo del mango 10 1 40000 4000 4000 3,670

Pesaje 10 1 40000 4000 4000 3,670

Almacenamiento 10 6 40000 4000 667 0,612

Selección y limpieza manual 10 3 40000 4000 1333 1,223

Despulpado 10 2,85 38016 3801,6 1334 1,224

Separación de cascaras y

semillas 10 3 13681,92 1368,192 456 0,418

Bombeo y sulfitado 10 2,85 24334,08 2433,408 854 0,783

Enfriamiento 10 2,85 24334,08 2433,408 854 0,783

Criomaceración 10 18 30417,84 3041,784 2,791

Bombeo 10 1,25 30417,84 3041,784 2433 2,233

Prensado 10 2 30417,84 3041,784 1521 1,395

Evacuación de cascaras y

semillas 10 3 13681,92 1368,192 456 0,418

Bombeo 10 1 24334,08 2433,408 2433 2,232

Desfangado 10 19 24334,08 2433,408 0,000

Bombeo y Sulfitado 10 1 23975,08 2397,508 2398 2,200

Centrifugado 10 1 23975,08 2397,508 2398 2,200

Bombeo 10 1 23495,67 2349,567 2350 2,156

Fermentación Alcohólica 10 240 23495,67 2349,567 10 0,009

Trasiegos y Corrección de

Sulfuroso 10 1 23211,45 2321,145 2321 2,340

Almacenamiento 10 226 23211,45 2321,145 10 0,010

Bombeo 10 1 23211,45 2321,145 2321 2,340

Centrifugado 2 10 1 23211,45 2321,145 2321 2,340

Filtración por placas 10 3 22978 2297,8 766 0,772

Bombeo 10 1 22817 2281,7 2282 2,300

Filtración amicrobica 10 1 22979,35 2297,935 2298 2,316

Bombeo 10 1 22747,15 2274,715 2275 2,293

Estabilización Tartárica 80 96 22747,15 284,34 0,000

Bombeo 10 1 22610,72 2261,07 2261 2,279

Almacenamiento 10 1 22610,72 2261,07 2261 2,279

Bombeo 10 1 22610,72 2261,07 2261 2,279

Filtración amicrobica 10 2 22610,72 2261,07 1131 1,140

Embotellado 7 5,5 22610,72 3230,10 587 0,592

172

Encapsulado 7 5,5 22610,72 3230,10 587 0,592

Etiquetado 7 5,5 22610,72 3230,10 587 0,592

Armado y empacado en cajas 7 5,5 22610,72 3230,10 587 0,592

Almacenamiento de Producto

terminado 7 5,5 22610,72 3230,10 587 0,592

Pesaje

Capacidad de pesaje mínima.

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑚𝑎𝑛𝑔𝑜𝑠 + 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 = 200 𝑘𝑔 + (2.2𝑘𝑔

𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎∗ 10 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠)

= 222 𝑘𝑔/𝑏𝑎𝑐ℎ𝑒

222 𝑘𝑔 ∗100%

50%= 444 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎

Área de pesaje mínima.

0.6𝑚 ∗ 0.4𝑚 = 0.24𝑚2

𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎

0.24𝑚2

𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎∗ 2 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 = 0.48 𝑚2 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠

Equipos de frío

Resultados de cálculo del cuarto frio

4/11/2014 Impresión de resultados de cálculo frigorífico Cálculo de Cámaras frigoríficas

Producto almacenado

Condiciones de almacenamiento: 0ºC / HR 85%

Punto de congelación: -1ºC

Calor específico (MT/BT): 3.53 / 1.85 kJ/(kg·K)

Calor latente de congelación: 266.8 kJ/kg

Características de la cámara

Condiciones exteriores: 25°C / 19.5 °C TH

Volumen interior de la cámara: 27.6 m³

173

Dimensiones interiores: 4 m (largo) x 3 m (ancho) x 2.3 m (alto)

Espesor de aislamiento: 80 mm

Coeficiente de transmisión: 0.025 W/(m·K)

1. Carga de refrigeración del

contenido 60858

kJ/día

- Rotación del producto: 690 kg a 25ºC cada 24 horas

60858

kJ/día

2. Ganancia de calor por

transmisión 37066

kJ/día

- Paredes: 32.6 m² x 0.3 W/(m²·K) x 25 °C =

20895

kJ/día

- Techo: 12.6 m² x 0.29 W/(m²·K) x 25 °C =

7981

kJ/día

- Suelo: 12.6 m² x 0.27 W/(m²·K) x 25 °C =

7216

kJ/día

- Puerta: 1.52 m² x 0.3 W/(m²·K) x 25 °C = 974 kJ/día

3. Ganancia de calor por renovación de aire

23922

kJ/día

- Renovación de aire:

13.3 renovaciones/día x 27.6 m³ x 65.2

kJ/m³

4. Ganancia de calor por cargas

internas 15235

kJ/día - Desescarche: 106 W

- Ventiladores: 423 W

NECESIDADES

FRIGORIFICAS TOTALES 137081

kJ/día - Margen de cálculo: +10 %

- Horas de funcionamiento del

compresor: 8 h

Potencia frigorífica necesaria: 5236 W

EQUIPO SELECCIONADO: MSH-QF

4054 Se ha tenido el máximo cuidado para garantizar la exactitud de este cálculo, pero no se acepta

responsabilidad alguna por pérdidas o daños, que se produzcan como resultado de su uso.

Versión.3.0 - ©JCC 2010 Equipo de frio El día de mayor necesidad de refrigeración es el día 10 de la campaña.

Actividad

Potencia

requerida (kW)

Actividades

simultaneas día 10

Potencia

Total (kW)

Enfriamiento 13,87 1 13,8747675

Criomaceración 1,33 1 1,32992924

174

Desfangado 1,38 1 1,38087964

Fermentación 2,93 8 23,4638451

Estabilización 2,73 0 0

Total kW 40,0494215 Toneladas de refrigeración

𝑇𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑓 = 40,05 𝑘𝑤 ∗1 𝑡𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑓

3,516 𝑘𝑊

𝑇𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑓 = 11.4 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛

Capacidad adicional

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 + 25%

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 11.4 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 1,25

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 14,3 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛

Banda transportadora

Ajuste de la capacidad de la banda según especificaciones para la uva de Alonso (2011), y para el

mango de la Universidad de Florida (2010).

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑎𝑐𝑖𝑚𝑜

𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑠𝑎=

1.4 𝑘𝑔

300 𝑐𝑚2 = 0.0046

𝑘𝑔

𝑐𝑚2= 4.6

𝑔

𝑐𝑚2

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑛𝑔𝑜

𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑠𝑎=

0.57 𝑘𝑔

200 𝑐𝑚2 = 0.00285

𝑘𝑔

𝑐𝑚2= 2.85

𝑔

𝑐𝑚2

2.85 𝑔 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑛𝑔𝑜

𝑐𝑚2

4.6 𝑔 𝑑𝑒 𝑢𝑣𝑎

𝑐𝑚2

= 0.62 ∗ 100% = 62% 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑

2000𝑘𝑔

ℎ∗ 0.62 = 1240

𝑘𝑔

ℎ𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎

10000𝑘𝑔

ℎ∗ 0.62 = 6200

𝑘𝑔

ℎ𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎

Dosificador de Sulfuroso

175

Caudal

�̇� =�̇�

𝜌=

2433𝑘𝑔ℎ

1260,6𝑘𝑔𝑚3

= 1.93 𝑚3

ℎ∗

1000 𝑙

1𝑚3 = 1930

𝑙

ℎ

Dosis de sulfuroso

1930𝑙

ℎ∗

5𝑔 𝑆𝑂2

100 𝑙= 96,5

𝑔

ℎ

96,5𝑔

ℎ∗

2.85 ℎ 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝑑í𝑎= 275

𝑔

𝑑í𝑎

Cantidad de agua sulfitada (30g/l)

275𝑔

𝑑í𝑎

30𝑔𝑙

= 9,16𝑙

𝑑í𝑎∗ 10 𝑑í𝑎𝑠 = 91,6 𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑖𝑡𝑎𝑑𝑎

Bombas

Cálculo del NPSH

𝑁𝑃𝑆𝐻 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝐻 − (𝑉𝑝 + ℎ𝑓)

Dónde:

NPSH es la cabeza neta positiva de succión en m

Patm es la presión atmosférica en m

H es la altura de succión de la bomba

Vp es la presión de vapor, en este caso del etanol

Hf es la perdida de energía por fricción en tuberías en m

Como las tuberías utilizadas en la planta serán en su mayoría de PTFE con malla de acero

inoxidable AISI 304 las perdidas energéticas por la fricción con las paredes se asumen

despreciables.

𝑁𝑃𝑆𝐻1 = 0,760 𝑚𝐻𝑔 + 1,5 𝑚𝐻𝑔 − (0,0447 𝑚𝐻𝑔 + 0)

𝑁𝑃𝑆𝐻1 = 1,813 𝑚

176

𝑁𝑃𝑆𝐻2 = 0,76 𝑚𝐻𝑔 + 0,9 𝑚𝐻𝑔 − (0,0447 𝑚𝐻𝑔 + 0)

𝑁𝑃𝑆𝐻1 = 1,615 𝑚

Criomaceración

Capacidad del tanque en litros

3042 𝑘𝑔 ∗1 𝑚3

1260 𝑘𝑔∗

1000 𝑙

1 𝑚3= 2414,3 𝑙

Tanques Desfangado

Capacidad

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 =2434 𝑘𝑔

𝑏𝑎𝑐ℎ𝑒÷

1,09 𝑘𝑔

1 𝐿

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 2233,03 𝐿

𝑏𝑎𝑐ℎ𝑒 ÷

1 𝑚3

1000𝐿

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 2,23 𝑚3

Factor de seguridad

𝐹. 𝑆. = 2,233 𝑚3 ∗ 30%

𝐹. 𝑆. = 0,670 𝑚3

Capacidad total

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2,233 𝑚3 + 0,670 𝑚3

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2,903 𝑚3 ≈ 3 𝑚3

Relación 1:2,5

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜋

4∅2 ∗ ℎ

∅ = √𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 4

𝜋 ∗ 2,5

3

∅ = 1,139 𝑚 ≈ 1𝑚

ℎ = 1,139 𝑚 ∗ 2,5

ℎ = 2,848 𝑚 ≈ 3 𝑚

177

Tanques Fermentación

Capacidad

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 =2350 𝑘𝑔

𝑏𝑎𝑐ℎ𝑒÷

1,09 𝑘𝑔

1 𝐿

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 2155,96 𝐿

𝑏𝑎𝑐ℎ𝑒 ÷

1 𝑚3

1000𝐿

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 2,156 𝑚3

Factor de seguridad

𝐹. 𝑆. = 2,16 𝑚3 ∗ 30%

𝐹. 𝑆. = 0,647 𝑚3

Capacidad total

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2,156 𝑚3 + 0,647 𝑚3

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2,803 𝑚3 ≈ 3 𝑚3

Relación 1:2,5

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜋

4∅2 ∗ ℎ

∅ = √𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 4

𝜋 ∗ 2,5

3

∅ = 1,126 𝑚 ≈ 1𝑚

ℎ = 1,126 𝑚 ∗ 2,5

ℎ = 2,81𝐿5 𝑚 ≈ 3 𝑚

Filtro de placas

Flujo volumétrico de operación

�̇� = �̇�

𝜌=

2298 𝑘𝑔/ℎ

995𝑘𝑔𝑚3 ∗

∗1ℎ

3600𝑠= 6.42 ∗ 10−4 𝑚3/𝑠

Estimación del área filtrante con relación Carman-Kozeny (Geankoplis, 2006)

178

Las condiciones del flujo, presión y constantes fueron tomadas según los datos de Geankoplis

(2006) y las propiedades de la torta de los trabajos de Bon (2010), Quintero (2012) y Yanniotis

(2007).

∆𝑝𝑐

𝐿=

𝑘1𝜇𝑣(1 − 𝜀)2𝑆𝑜2

𝜀3

Dónde:

∆𝑝𝑐 = Caída de presión en pascales

𝐿 = Longitud del medio filtrante total en metros

𝑘1 = Constante adimensional para partículas aleatorias

𝜇 = Viscosidad del flujo en Pa*s

𝑣 = ∆𝑝𝑐𝜀3

𝐿𝑘1𝜇(1 − 𝜀)2𝑆𝑜2

=(31.25 ∗ 𝑘𝑃𝑎)(0.5)3

1.2𝑚 (4.17) (0.0018 𝑃𝑎 ∗ 𝑠)(1 − 0.5)2(4.836 (𝑚2

𝑚3)2

)

= 4.683 × 10−4𝑚/𝑠

𝐴𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 =�̇�

𝑣=

6.42 ∗ 10−4 𝑚3/𝑠

4.683 × 10−4𝑚/𝑠= 1.37 𝑚2𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Microfiltración

Cálculos de flujo volumétrico

1149kgh

992kg𝑚3

∗1000 𝑙

1𝑚3 = 1158 𝑙/h

Embotellado

Cálculos de flujo volumétrico

179

587kgh

992kg𝑚3

∗1000 𝑙

1𝑚3 = 591.73 𝑙/h

Flujo de unidades de 750 ml

591.73𝑙

h∗

1 𝐵𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎

0.75 𝑙= 788.98 𝐵𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎𝑠/h

180

Diagrama de Pert del Proceso y Ruta Critica

10 10

0 0 10

0

Recibo de mango

10 10

0 0 10

0

Pesaje

10 10

0 0 10

0

Almacenamiento

10 10

0 0 10

0

Selección y limpieza

10 10

0 0 10

0

Despulpado

10 10

0 0 10

0

Bombeo y sulfitado

10 10

0 0 10

0

Enfriamiento

10 10

0 0 10

0

Criomaceración

0 0

0 0 0

0

Inicio

10 11

1 0 11

1

Prensado

10 11

1 0 11

1

Desfangado

10 12

2 0 12

2

Bombeo y sulfitado

10 12

2 0 12

2

Centrifugado

10 12

2 0 12

2

Bombeo

10 12

2 0 12

2

Siembra de levaduras y aditivos

23 25

2 0 25

2

Fermentación Alcoholica

9 27

18 0 27

18

Trasiegos

9 27

18 0 27

18

Bombeo

9 27

18 0 27

18

Centrifugado

9 27

18 0 27

18

Filtración por Placas

9 27

18 0 27

18

Microfiltración

40 58

19 0 58

19

Estabilización

36 59

23 0 59

23

Bombeo

36 59

23 0 59

23

Microfiltración

36 59

23 0 59

23

Embotellado

36 59

23 0 59

23

Almacenamiento

181

ANEXO 5

DIAGRAMAS DEL DISEÑO DE PLANTA

Diagrama de proceso de elaboración del vino de mango

Actividad

Tipo

Op

erac

ión

Co

ntr

ol

Alm

acen

amie

nto

Tra

nsp

ort

e

Dem

ora

Op

erac

ión

-con

tro

l

Op

erac

ión

-

tran

spo

rte

Tiempo

(horas)

Distancia

(m)

Observaciones

Recibo del mango

1

Pesaje

1

Almacenamiento

6

Selección y

limpieza manual

3

Transporte al

despulpado

3

Despulpado

2,85

Separación de

cascaras y

semillas

3

Bombeo y

sulfitado

2,85

Enfriamiento

2,85

Criomaceración

18

Bombeo

1,25

Prensado

2

Evacuación de

cascaras y

semillas

3

Bombeo

1

Desfangado

19

Bombeo y

Sulfitado

1

182

Centrifugado

1

Bombeo

1

Fermentación

Alcohólica

240

Siembra de

levaduras y

aditivos de

fermentación

1

Trasiegos y

Corrección de

Sulfuroso

1

Almacenamiento

226

Bombeo

1

Centrifugado 2

1

Filtración por

placas

3

Bombeo

1

Filtración

amicrobica

2

Bombeo

1

Estabilización

Tartárica

96

Bombeo

1

Almacenamiento

1

Bombeo

1

Filtración

amicrobica

2

Embotellado

5,5

Encapsulado

5,5

Etiquetado

5,5 Armado y

empacado en cajas

5,5

Transporte al

almacenamiento

5,5

Almacenamiento de

Producto terminado

Dependiendo de

la demanda