UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS

“Francisco García Salinas”

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS.

PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA.

INGENIERÍA DE PROYECTOS.

Proyecto:

CREMA DE PROPÓLEO.

Presentan:

Jazmín Acuña Cháirez.

Sifuentes Escalante Estefanía.

Docente:

IQ. Héctor Gerardo García Silva.

Zacatecas, Zac. Noviembre de 2014.

ContenidoIntroducción.......................................................................................................................4

Idea....................................................................................................................................4

Características del propóleo..........................................................................................5

Capacidad óptima..............................................................................................................6

Localización......................................................................................................................7

Descripción del proceso....................................................................................................9

Diagrama de bloques.......................................................................................................11

Equipo..........................................................................................................................11

Especificaciones del Proceso...........................................................................................12

Caldera Fusora (P1).................................................................................................12

Caldera De Fabricación (P2)...................................................................................12

Producto Acabado...................................................................................................13

Diagrama de Flujo...........................................................................................................14

Capacidad óptima de acuerdo al equipo..........................................................................14

Especificaciones de equipo..........................................................................................16

Mezclador a Contra Rotación..................................................................................16

Caldera.....................................................................................................................18

Sistema de agitación................................................................................................18

Emulsionador...........................................................................................................19

Válvulas y accesorios..............................................................................................19

Sistemas de descarga y trasiego..............................................................................19

Sistema de control y mando....................................................................................20

Sistema de pesaje.....................................................................................................20

Sistema de limpieza.................................................................................................20

El sistema SIL PIG..................................................................................................20

Equipos Manuales CIP............................................................................................22

Transporte de Materiales.................................................................................................23

Servicios Generales.........................................................................................................24

Planos..............................................................................................................................24

Diagrama Lay-out........................................................................................................26

Diagrama Isométrico...................................................................................................27

Diagrama P&D................................................................................................................27

Referencias......................................................................................................................28

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Tabla 1. Método de puntos................................................................................................8Tabla 2 Unidades de producción que reportan venta de la producción obtenida de las colmenas según el tipo de producto...................................................................................9Tabla 3 Materia Prima.....................................................................................................10Tabla 4 Materia prima por día.........................................................................................10Tabla 5 Materia prima para 3.24 toneladas de crema......................................................16Tabla 6 Significado de abreviaturas................................................................................25

Figura 1 Composición del propóleo..................................................................................4Figura 2 Producción de polen y propóleo……………………………………………5Figura 3 Diagrama de flujo..............................................................................................10Figura 4 Diagrama de flujo con balances de materia......................................................12Figura 5 Mezclador a contra rotación..............................................................................12Figura 6 Agitador............................................................................................................13Figura 7 Sistema SIL PIG................................................................................................18Figura 8 Sistema CIP.......................................................................................................19Figura 9 Diagrama Triangular.........................................................................................20Figura 10 Diagrama de hilos...........................................................................................20Figura 11 Diagrama Lay-Out..........................................................................................21Figura 12 Diagrama de Isométrico..................................................................................21

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Introducción

En el presente documento, se hace un análisis desde la idea hasta los cálculos de ingeniería básica para el proyecto de la instalación de una planta para producir crema de propóleo, se especifica cada parte, a manera de ingeniería básica, o cálculos preliminares; además de su fundamento, estudio de mercado, localización de planta y distribución. En general, se pretende mostrar una idea general de un estudio preliminar de diseño y establecimiento de una planta.

IdeaSe pretende realizar una planta para la fabricación de crema humectante, con propóleo como ingrediente activo. Esta idea se fundamenta en las múltiples propiedades y beneficios que tiene el propóleo, sobre todo para la piel, además del enorme mercado potencial que existe en México, no sólo para las cremas humectantes, sino para los productos naturales, cuya popularidad aumenta cada vez más.

El própolis es una resina cérea, de composición compleja y consistencia viscosa, que las abejas elaboran a partir de partículas resinosas que recubren las yemas de diferentes vegetales (chopos, alisos, resinosas, etc.) junto con su contenido salivar y que utilizan en la construcción, reparación y protección de la colmena. Este es transportado por las abejas bajo la forma de pequeñas y brillantes gotitas alojadas en los cestillos del polen.

Su origen puede ser externo (procedente de sustancias resinosas de las yemas de las plantas), interno (procedente de la regurgitación por parte de las abejas de sustancias resinosas que hay en el polen) o mixto (la abeja procesa las sustancias resinosas, una vez triturado el bálsamo de polen).

La cantidad recolectada por las abejas varía de una raza a otra y de una colonia a otra. Una colmena buena y fuerte puede producir hasta 300 g (normalmente 50g) por año.

En el aspecto general, la própolis que es recolectada por las abejas es compuesta de

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Figura1: Composición del propóleo 1

Características del propóleoEntre las características del propóleo podemos encontrar:

Presenta un color de amarillo verdoso a pardo, castaño o casi negro dependiendo de su origen y del tiempo transcurrido después de la recogida de la colmena.

Tiene un aroma dulce, característico de resinas y bálsamos aromáticos. Sabor normalmente amargo, aunque a veces puede ser insípido, picante o dulce. Aspecto (granos, trozos, etc.) y consistencia (blanda, semidura, dura) variable.

Potencial del propóleo

En términos de producción y mercado, México se encuentra medianamente situado, con respecto a los demás países productores de propóleo y productos apícolas.

Por ejemplo, de datos de la Secretaría de agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA), se obtuvo el siguiente gráfico

Figura 2. Producción de polen y propóleo 1

Se registraron variaciones en la producción de propóleo al inicio de la década, por factores climatológicos. Actualmente se ha consolidado y establecido como un área de oportunidad para incrementar los ingresos de los productores ante un mercado interno en crecimiento.

La gran fluctuación en los costos en los que se ha estado cotizando la miel, han hecho que se le preste más atención a otros productos apícolas, además por el aumento en la demanda en el mercado mundial, debido a las propiedades del propóleo se han ido produciendo preparados de precisa dosificación, como tinturas, extractos, cremas, ungüentos, cápsulas y pastillas.

La mayor producción de propóleo se da en los países de Chile, Brasil, Argentina, Cuba, China, Uruguay y Canadá. En México, la producción se divide en varias regiones:

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altiplano, costa de pacífico, golfo, etc. Sin embargo, se escogerá un lugar aquí en Zacatecas, de preferencia, que pertenece a la región del norte.

En la región norte, se tienen producciones de buena calidad en apícolas, por ejemplo, está caracterizada por su excelente miel extra clara ámbar, cuya producción se destina a un mercado fuertemente demandante como el de E.U. Esta región está conformada por B.C.N. ,B.C.S., Sonora, Chihuahua, Durango, Sonora, Zacatecas, Coahuila, por mencionar algunos estados.

La extracción y procesamiento del propóleos se está realizando en forma aislada, por parte de apicultores e industriales, normalmente se hace sólo elaboración de jarabes y tinciones principalmente, de venta en tiendas naturistas. Además, la limitada producción de propóleos se debe también al tipo de apicultura que se ha desarrollado hasta hoy, que se enfoca principalmente a la extracción de miel, debido a desconocimiento de técnicas de extracción de propóleos o a desconocimiento de sus costos, han provocado que no haya bastante diversificación del mercado, y sea a la vez un gran potencial para el mismo.

Actualmente, de los productos más comercializados del propóleo, son los jarabes, tinturas, cremas. Las cremas a base de propóleo tienen numerosas ventajas, son capaces de tratar afecciones como:

Acné Infecciones por hongos Heridas Regenerar la piel Cuidado general Ungüentos y gel que sirven en caso de quemaduras Propiedad de absorber luz en la región UV, funciona muy bien como protector

solar

En base a estas propiedades, y a su potencial, existe una gran oportunidad de mercado, considerando que Zacatecas es de los mayores productores. Aprovechando esto, se mejoraría el mercado zacatecano, y se posicionaría en el mercado nacional e internacional.

Capacidad óptima

El cálculo de capacidad óptima se llevó a cabo en base a un estudio de mercado, basado en la literatura.

Se dice que actualmente, el mercado de cremas humectantes en México, acapara aproximadamente 2500 millones de pesos, y hoy en día ha ido en aumento debido principalmente a la creciente demanda de productos especializados, y para diferentes necesidades. Se obtienen datos de mercado de la marca Nivea®, en los cuales se reporta

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que el 95% de los usuarios de crema humectante son mujeres. Además de que, de la población total, un 35% de las mujeres no usan crema.

Haciendo un balance poblacional, en base a una población total de mujeres en México, se obtiene que existen aproximadamente 32.42 millones de mujeres como mercado potencial de cremas humectantes en México, lo cual representa al 95% de los usuarios de crema. Sumando un aproximado de 2.34 millones de hombres que usan crema, que rpresentan el restante 5%, tenemos un total de 34.76 millones de personas mercado potencial.

La marca Nivea®, acapara un 20% del mercado actualmente. Entonces, debido a que la crema que se pretende vender, es natural, y representa un menor mercado dentro de las cremas corporales, se fija la participación mercantil en 2%, correspondiendo a cubrir las necesidades de 692500 personas.

Si tomamos como base una presentación de 250g, la cual es una de las más vendidas actualmente y que cada persona consume esta cantidad en un tiempo de un mes, tenemos que la cantidad a producir, será 173,125 kg/mes. Debido además a que es una crema con múltiples funciones y beneficios, como reparadora, protector solar, etc. Se producirá durante todo el año, a dos turnos por día, cinco días a la semana.

Entonces se producirán 2077.5 ton/año, es decir 8.65 ton/día.

Localización

La localización de la planta se fijó en base al método de puntos, donde se tomaron en cuenta 4 parámetros:• Materia prima disponible.

• Mano de obra disponible.

• Demanda.

• Cercanía al mercado.

Donde se consideraron 2 ciudades para localizar la planta: la Cd. De Zacatecas, y Querétaro.

Se eligieron ambas opciones, Zacatecas, debido a que tiene potencial en la producción de propóleos. Tiene desventaja en cuanto a la cercanía de proveedores de materias primas, ya que la mayoría se encuentran en la capital de la república. Querétaro se eligió como opción, en base al potencial de trabajo que existe. Sin embargo para esclarecer ventajas y desventajas, se hace la siguiente tabla:

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Tabla 1. Método de puntos

Factor relevante Peso asignado Calificación Calif. ponderada

Zac. Qro. Zac. Qro. Zac. Qro.

Materia prima disponible

0.3 0.3 8 9 2.4 2.7

Mano de obra disponible

0.1 0.1 9 9 0.9 0.9

Demanda 0.4 0.4 8 6 3.2 2.4

Cercanía al mercado

0.2 0.2 8 8 1.6 1.6

Suma 8.1 7.6

En base a la calificación, la planta se localiza en la Cd. De Zacatecas.

Tiene como ventajas además, que puede servir de lazo entre productores apícolas del sur del país, y los estados del norte, los cuales tienen muy poca capacidad de producción en este ámbito. Se puede observar en la Tabla 2, la producción de productos derivados de la colmena en los estados de la república.

Tabla 2 Unidades de producción que reportan venta de la producción obtenida de las colmenas según el tipo de producto

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Se puede ver una marcada diferencia entre la producción de Chiapas y Baja California. Zacatecas se sitúa entre los medianos productores de propóleo y cera.

Los estados del sur y centro tienen un mercado satisfecho de productos derivados de la colmena, debido a que son prodctores apícolas y la cercanía a la capital disminuye el precio de estos productos. La planta localizada en Zacatecas tendría potencial para acaparar el mercado en la zona norte de México, con la ventaja de tampoco estar tan lejos de los proveedores de materia prima.

Una de las mayores ventajas, es que se puede diversificar el negocio apícola de pequeños y medianos productores del estado, sustentado solamente en la producción de miel mediante el desarrollo de la industria de los propóleos, llevándolos desde un manejo artesanal a uno tecnológico que permitiría aumentar su producción y calidad.

Descripción del proceso

Balance de materiaLa materia prima que se empleará en el proceso de elaboración de crema de propóleo se menciona en la siguiente tabla, separada por fases, las cuales van en orden de cómo se emplearán durante dicha elaboración:

Tabla 3 Materia Prima

FASES INGREDIENTES 1000g %FASE A Alcohol cetilico 120 12

Cera de abejas 13 1.3

Propilparabeno 0.5 0.1

FASE B Lauril sulfato de sodio 20 2

Propilenglicol 100 10

Metilparabeno 1 0.1

Agua destilada esteril 715 70

FASE C Lanolina anhídrida 15 1.5

Propóleos (extracto blando)

15 1.5

Considerando una producción de crema de 8.65 toneladas al día, la cantidad de materia prima a utilizar será la que se muestra enseguida:

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Tabla 4 Materia prima por día

FASES INGREDIENTES 8,65 toneladas

%

FASE A Alcohol cetilico 1038Kg 12,0Cera de abejas 112,45kg 1,3Propilparabeno 4,325kg 0,1

FASE B Lauril sulfato de sodio 173kg 2,0Propilenglicol 865kg 10,0Metilparabeno 8,65kg 0,1

Agua destilada esteril 6184,75kg 71,5FASE C Lanolina anhídrida 129,75kg 1,5

Propóleos (extracto blando) 129,75kg 1,5

El proceso para hacer crema es en realidad muy sencillo, al tratarse de una emulsión solo se tiene que tener mucho cuidado en lo que se refiere al mezclado de los ingredientes, para que se logre formar una mezcla con la consistencia deseada. Enseguida se muestra de manera breve el procedimiento a realizar a nivel de pequeña escala.

-Mezclar al baño María (o calor directo) todos los ingredientes de la fase A, agitando hasta su total disolución.

-En otro recipiente, mezclar en calor directo o al baño María todos los ingredientes de la fase B hasta su total disolución.

-Añadir la mezcla B sobre A y agitar hasta su enfriamiento (37-38ºC).

-Añadir la fase C mezclando hasta su completa incorporación.

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Diagrama de bloques

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Equipo

El equipo que se utilizará para la elaboración de nuestro producto viene como bloque. El cual consta se conforma por:

Equipo fusor (caldera fusora): con agitador tipo palas o turbina con disco tipo cowles.

Equipo de fabricación: con mezclador a contra rotación, emulsionador. Equipo de producto acabado: con ancora de agitación y palas centrales fijas. Equipo de mezcla: del producto activo (propóleo). Bomba de trasiego: se usa para sustancias viscosas, trasvase por succión,

rotaciones bajas.

Considerando ya el equipo que se utilizará para la elaboración de la crema el proceso a seguir será de la manera que se muestra enseguida:

En primer lugar, se introducen las grasas y ceras en el interior del equipo fusor previamente calentado, normalmente a 80ºC. La temperatura de todo el proceso varía en función del tipo de crema y su fabricación.

Mientras se funden y se mezclan las grasas y ceras se calienta el equipo de mezcla introduciendo agua a temperatura de trabajo o agua fría y calentarla en el equipo. Paralelamente, se prepara el principio activo, aditivos, etc.

Finalizada la mezcla del equipo fusor se trasvasa al equipo de mezcla mediante una bomba de trasiego a caudal constante y dosificado. El agitador a contra rotación y el

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Pesar materia prima

Agitar y mezclar los ingredientes de fase A

Unir 1 y 2 y agitar hasta su

enfriamiento (37C)

Agregar fase C Envasar y etiquetar

Calentar a 70-75 ºC

Pesar materia prima

Agitar y mezclar los ingredientes de fase B

Calentar a 70-75ºC

Crema de propóleo 250g

emulsionador están en marcha. La temperatura de ambos equipos es la misma y constante durante todo el proceso.

Después de finalizar el trasvase, se agita el producto sin emulsionador durante unos minutos. Cuando empieza el proceso de enfriamiento se reduce la velocidad de los agitadores y se añade, el principio activo y los aditivos a la temperatura que corresponda.

La mezcla se trasvasa al equipo de producto acabado que se mantendrá a una temperatura constante de 30ºC con una agitación muy lenta en continuo o secuencial hasta el momento de envasado.

El trasvase del producto al equipo de envasado se realiza mediante una bomba lobular.

La instalación puede incorporar un sistema de recuperación de producto SIL y una central de limpieza CIP.

Especificaciones del Proceso

• Asegurarse que los equipos estén limpios y en condiciones para el trabajo.

• Comprobar que todas las conexiones sean correctas.

Caldera Fusora (P1)• Cargar la caldera con las grasas y ceras (fase A)

• Cerrar la boca de carga

• Calentar a 90 ºC durante 10 a 15 minutos.

• Poner el agitador en marcha a las rpm programadas. Dependiendo del agitador y el tipo de material a fundir y mezclar, entre 50 y 150 rpm.

• Una vez fundidos y mezclados los materiales, bajar las rpm del agitador ~30% y la temperatura entre 70 y 80 ºChasta el momento del trasvase.

Caldera De Fabricación (P2)• Dosificar agua tratada caliente a 80ºC con sistema de pesaje o contador.

• Mantenerla a esta temperatura con el sistema de calentamiento del equipo.

• Poner en marcha el contra-rotación a las rpm programadas (~10 el ancora y 80 el eje central).

• Poner en marcha el emulsionador a velocidad máxima.

• Efectuar el trasvase de la materia fundido en la caldera fusora (P1) de forma controlada, haciendo que el caudal sea el adecuado al tipo de mezcla. El trasvase se efectúa con bomba de trasiego.

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• Una vez terminado el trasvase, mantener toda la agitación en marcha durante al menos 10 minutos. Transcurridoeste tiempo se para el emulsionador.

• Empezar a enfriar la caldera de fabricación con agua de red, hasta 50 ºC

• Cuando se llega a esta temperatura, incorporar los elementos aditivos: elementos activos (fase C). La incorporación se hace con bomba de trasiego, o puntualmente de forma manual porla boca o entrada designada.

• Continuar refrigerando hasta los 30 ºC y bajar las rpm del contra-rotación a 6 rpm el ancora y a 40 rpm el eje central.

• Si hay que incorporar elementos volátiles a la mezcla, este es el momento de hacerlo.

• Mantener la agitación y temperatura, hasta que se trasvase a la caldera de producto acabado (P3).

Producto Acabado• Calentar la caldera con el sistema de calentamiento del equipo a 30 ºC.

• Poner en marcha el sistema de agitación a 10 rpm ~

• Trasvasar el producto de la caldera de fabricación (P2) a la de producto acabado (P3) El trasvase se puede efectuarpor vacío o bomba de trasiego

• En caso necesario debido a la viscosidad o características del producto, se puede crear presión en la caldera de fabricación (P2) con nitrógeno a presión máxima de 2 bar.

Envasado• El envasado se hace desde la caldera de producto acabado utilizando una bomba de trasiego

• Se recomienda insertar en la línea, un sistema SIL PIG. Esto permite recupera el producto que queda en los conductos desde la bomba de trasiego hasta la entrada del sistema de envasado. Ayudando de esta forma al mantenimiento y limpieza de la línea.

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Diagrama de Flujo

En la figura 3 se muestra el Diagrama de flujo, en el se india que la materia prima pasará primero del almacén a la zona del pesaje, para posteriormente entrar al área de proceso, donde se llevará a cabo la elaboración para la obtención de nuestro producto final.

Capacidad óptima de acuerdo al equipo

Como el equipo que se utilizará será un equipo en bloque, La capacidad óptima obtenida del estudio de mercado se reajustará a la que soporta nuestro equipo, en este caso el tanque que se usa como base es la caldera de fabricación, que es en la que se

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Figura 3 Diagrama de flujo.

Almacén

Pesaje

Proceso

Caldera de fabricación

Caldera fusora

Caldera de producto terminado

Caldera de mezcla

Calentador

encontrará todo nuestro producto, este tipo de caldera puede albergar diferentes volúmenes que van desde 1000 a 4000 litros. Para la elaboración de la crema de propóleo se usará el de 3000 litros.

Para encontrar la capacidad óptima se hicieron algunos cálculos, para lo que fue necesario el dato de la densidad de la crema que según la literatura es de 1.089g/cm3.

ρ=mv …(1)

Despejando de la ecuación anterior la masa, tenemos que:

m=ρ .v …(2)

Sustituyendo los datos conocidos con las unidades correspondientes:

m=1089Kg

m3(3m3 )=3240Kg

Por lo tanto tenemos que por turno se logrará una producción de 3240Kg de crema, considerando que tendremos 2 turnos al día, entonces la producción diaria será de 6480Kg/día.

Es claro que la producción real al día es menor que la que se calculó en base al estudio de mercado (2170 Kg menor).

Ya que tenemos la nueva capacidad óptima entonces la cantidad de materia prima que se utilizará es la que se muestra en la tabla

Tabla 5 Materia prima para 3.24 toneladas de crema.

FASES INGREDIENTES 3.24toneladas %

FASE A Alcohol cetilico 388.8Kg 12,0

Cera de abejas 42.12kg 1,3

Propilparabeno 1.62kg 0,1

FASE B Lauril sulfato de sodio 64.8kg 2,0

Propilenglicol 324kg 10,0

Metilparabeno 3.24kg 0,1

Agua destilada 2316.6lt 71,5

FASE C Lanolina anhídrida 48.6kg 1,5

Propóleos (extracto blando) 48.6kg 1,5

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En la figura se muestran los balances de materia que se utilizarían para un proceso de elaboración de crema.

Figura 4 Diagrama de flujo con balances de materia.

Especificaciones de equipo.

Mezclador a Contra Rotación.

Figura 5 Mezclador a contra rotación

Los mezcladores a contra rotación se utilizan para la mezcla de productos en dispersión y homogeneización a temperatura controlada, obteniendo un óptimo rendimiento, independientemente de la viscosidad del producto. Estos equipos están destinados a la industria farmacéutica, cosmética, alimentaria y droguería.

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Son óptimos para procesos en los que es necesario el calentamiento, el vacío, el premezclado, la adición, la agitación enérgica, emulsión o dispersión, así como la presión y la temperatura. El sistema puede trabajar de -1 a 0.5 bar de presión interior y hasta 3 barla doble cámara. La temperatura varía entre -7 a 120 ºC. Es posible controlar los siguientes parámetros: temperatura, presión, pH, peso y viscosidad.

El equipo está provisto de un sistema de limpieza por bolas rotativas con el fin de ser conectados a una central CIP y SIP.

Algunos ejemplos de productos tratados por este equipo son toda clase de cremas, geles, protectores solares, depilatorios, maquillaje, desodorantes, salsas, patés, pastas, betunes, emulsiones, mezcla de parafinas, mezcla de ceras, dentífricos, productos con destino a parafarmacia y droguería.

Principio de funcionamiento.

El equipo dispone de un depósito estanco donde se realiza la mezcla mediante un agitador tipo áncora, un eje central con palas que giran a contra rotación respecto al áncora y un emulsionador-dispersador de fondo.

El equipo trabaja normalmente en vacío durante todo el tiempo que dura la mezcla. Al comenzar la agitación, el áncora y las palas centrales giran lentamente y, simultáneamente, se acciona el mixer de fondo.

Posteriormente, se añade el producto a dispersar o emulsionar y se aumenta la velocidad de las palas ubicadas en el eje central. Finalizada la mezcla, la velocidad de los agitadores disminuye y deja de actuar el mixer; mientras, se empieza a enfriar la cámara. Cuando el producto llega a la temperatura deseada se añaden los minoritarios que precise la mezcla, normalmente en frio; según el proceso, se aumenta ligeramente la velocidad de los agitadores. Es posible la recirculación del producto pudiendo insertar, si es necesario, un emulsionador en línea. El sistema de descarga del producto puede ser por gravedad o por bomba y, si es necesario, con sobre presión. Finalmente se limpia el depósito mediante el sistema CIP.

Materiales.

Zonas en contacto con el producto AISI 316

Resto de zonas AISI 304

Acabado interior Pulido brillante, Ra ≤ 0.8 μm

Acabado exterior Pulido brillante, Ra ≤ 0.8 μm

Diseño y características.

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Figura 6 Agitador

Estos equipos están disponibles en 3 presentaciones: sobre bancada, patas de apoyo y sobre estructura metálica o piso de hormigón; con o sin elevación de tapa. Los equipos sobre bancada son diseñados para poder ubicar en su interior todo el equipo auxiliar necesario para el funcionamiento del mismo de forma autónoma.

Estos equipos están construidos según normativa FDA.

Para un buen control de la temperatura, el equipo dispone de la sonda PT100 o 4-20 mA ubicada en un extremo del eje central del agitador con el objetivo de disponer de la temperatura del producto. Su fiabilidad es excelente al estar lejos de las paredes de la caldera en contacto con la cámara de frío y calor. Dispone de una segunda sonda ubicada en la cámara de calefacción y refrigeración para controlar esta.

Caldera.Estos equipos denominados MCR disponen de 8 modelos estándares con capacidades de 50, 150, 200, 500, 1000, 2000, 3000 y 4000 litros útiles.

La caldera varía de forma dependiendo de su capacidad útil.

Como en este caso se usará una caldera de 3000 litros, la descripción es:

Los equipos a partir de 1000 a 4000 litros son cilíndricos con el fondo inferior bombeado y una tapa, también bombeada, con cierre hermético y portadora del sistema de agitación.

Todos los equipos están construidos con una cámara de calefacción y refrigeración con aislamiento.

Las calderas superiores a 500 litros, la cámara está dividida en dos, con entradas y salidas independientes. De esta forma se consigue dar agilidad a producciones de media carga, ahorro de vapor y refrigerantes y fiabilidad en el proceso al no estar sobre calentada por la parte superior de la caldera, donde no hay producto.

En su interior existe un laberinto para forzar la circulación del vapor o agua por toda la cámara.

El aislamiento consiste en una cámara soldada rellena de material aislante.

Sistema de agitación.El sistema de agitación a contra rotación está compuesto de un áncora con dos brazos y palas inclinadas soldadas sobre ellos, todo ello desmontable, que giran en un sentido, impulsando el material hacia arriba; y un eje central con palas inclinadas que gira en sentido contrario al áncora y que impulsa el producto hacia abajo. Todas las palas son portadoras de agujeros para agilizar el flujo del producto.

La estructura del áncora se fabrica en tubo redondo para facilitar la limpieza y reducir peso. En sus brazos se montan unos rascadores que actúan contra las paredes y fondo de

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la caldera, evitando que se adhiera el producto que se está mezclando, y eliminando la posibilidad de sobre calentamiento del producto en las paredes.

El áncora y el eje central disponen de un motor reductor independiente, que son accionados por un variador de frecuencia ajustando así las velocidades a la necesidad de cada momento.

Este tipo de agitación permite realizar una mezcla homogénea evitando la incorporación de aire en el producto y manteniendo la temperatura uniforme.

Emulsionador.En el fondo inferior de la caldera lleva incorporado un emulsionador-dispersador de gran rendimiento destinado a la desintegración de sólidos, la emulsión y homogeneización.

En el equipo estándar está montado el modelo ME-6100 de INOXPA con la potencia adecuada a cada equipo.

Válvulas y accesorios.El equipo está equipado con los siguientes elementos.

En la tapa:

La boca de carga con tapa y mirilla. Esta tapa se abre por medio de una bisagra. El cierre hermético se consigue con una junta de silicona y cierres de presión. En esta tapa está situada la mirilla para poder ver en el interior de la caldera.

Un foco reflector con mirilla y lámpara alógena. Entradas con destino al sistema de limpieza CIP. Una válvula de sobre presión y control automático de presión. Las válvulas de membrana con actuador neumático de simple efecto o

accionamiento manual están destinadas a las conexiones de vacío, venteo con filtro, recirculación, adición de minoritarios, agua, control y seguridades.

En el lateral de la cámara de calefacción y refrigeración:

Entradas y salidas de la cámara para poder conectar los servicios auxiliares. Válvulas de seguridad. Sonda de temperatura PT100.

En la parte inferior del depósito:

La válvula fondo de cuba con actuador neumático de simple efecto con destino a la descarga del producto.

Una segunda válvula fondo de cuba con destino a la carga por aspiración de productos sólidos o líquidos.

Emulsionador-dispersador tipo ME-6100.

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Las conexiones de los servicios auxiliares de la cámara de calefacción y refrigeración se montan con bridas planas según DIN2633 PN16.

Sistemas de descarga y trasiego.Las descargas y trasiegos, dependiendo del producto, se pueden efectuar por vacío o bomba.

Si es necesario se puede incluir un sistema de recirculación. También es posible montar un emulsionador en línea, si el producto lo requiere

Sistema de control y mando.El equipo dispone de un cuadro de control y potencia independientemente de la zona de mandos donde se encuentra una pantalla táctil con su programación y sistema de acceso restringido.

El control neumático montado en un cuadro independiente con bloques de electroválvulas activa los programas de producción que, a su vez, actúan sobre las válvulas de proceso y servicios auxiliares.

Todos los elementos son montados en protección IP-65, contra polvo y agua.

Sistema de pesaje.El equipo puede disponer de un sistema de pesaje con células de carga y terminal de peso con posibilidad de programación. De esta forma, además de controlar en todo momento el producto que hay en el interior de la caldera, es posible controlar la adición y sustracción de producto.

Sistema de limpieza.La limpieza puede realizarse manualmente o por sistema CIP y SIP. Para ello se incorporará en el equipo un sistema de bolas rotativas. Para su funcionamiento será necesario conectar el sistema a una central CIP para la limpieza automática.

El sistema SIL PIG.Es ideal para recuperar el producto restante dentro de una tubería después del proceso de bombeo.

El sistema SIL PIG está compuesto por una estación de envío, otra de recepción, el PIG (o esfera), dos detectores de posición (uno para cada estación), 4 válvulas de mariposa automáticas y 2 válvulas multivia KH. 

Se inicia el proceso situando la esfera en la posición de envío. Ésta se manda hacia la estación receptora mediante un fluido impulsor (normalmente aire comprimido) y a medida que se desplaza, empuja el producto que hay en la tubería para su aprovechamiento. Una vez el PIG ha llegado a la estación receptora, se puede limpiar toda la instalación mediante CIP, con la ventaja que incluso el PIG queda limpio. Acabada esta fase, se retorna la esfera a la estación de envío y la instalación queda lista para otra producción.

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Diseño y características.

Equipo estándar: SILPIG.

Sistema sanitario. 

Alto nivel de recuperación de producto y reducción de desechos.

El PIG puede pasar por codos de 1.5D.

Conexiones DIN.

Disponible en diferentes tamaños, de DN 40 (1 ½") hasta DN8 0 (3").

Opciones.

Conexiones RJT, SMS, clamp, bridas…

Esferas en EPDM, Nitrilo, Neopreno y FPM.

Juntas en VMQ, NBR, PTFE, FPM.

Sistema STERIPIG.

Sistema manual (envío y/o recepción).

Diferentes niveles de automatización.

Cuadro eléctrico.

Segundo drenaje.

Materiales.

Partes metálicas en contacto con el producto: AISI316L

Otras partes metálicas: AISI304

PIG: Silicona

Juntas: EPDM

Especificaciones técnicas

Temperatura máxima 120ºC

Presión máxima de trabajo 10 bar

Presión de aire 5-7 bar

Indicadores, interruptores y electroválvulas 24 VDC

Beneficios / Ventajas

*Reducción de tiempos muertos.

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*Reduce la pérdida de materia prima.

*Recuperación de hasta un 98% de producto.

*Reduce la cantidad de producto de desecho que tiene que ser tratado en depuradora.

*Reduce el tiempo, agua y cantidad de productos químicos en la limpieza CIP.

Figura 7 Sistema SIL PIG

Equipos Manuales CIP Aplicación

La higiene es un factor tan esencial en los procesos alimentarios que debe ser considerada como un paso más en el proceso de producción. 

Principio de funcionamiento

En los sectores alimentarios una mala limpieza puede estropear todo un día de producción e influir directamente en la calidad del producto final, es por eso que, pensando en las pequeñas instalaciones en las cuales no es necesaria un alto grado de automatización, se ha diseñado un equipo CIP manual para facilitar la limpieza de estas plantas, eliminar las impurezas y reducir la cantidad de bacterias.

Diseño y características

Consta de los siguientes elementos:

 - 1 depósito AISI 316, aislado, de 300L para preparación de la solución de limpieza. 

- Hay una versión que incorpora 1 depósito AISI 304, de 500L para recuperación de agua. 

- Bomba de impulsión Hyginox SE de 2.2Kw.

- Colectores fabricados en AISI 316 con válvulas de mariposa manuales. 

- Bastidor con ruedas en AISI 304.

- Manómetro en la impulsión de la bomba. 

- Arrancador y protección de bomba en cofre. 

- Probado y verificado en nuestras instalaciones.

Opciones

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+Bomba pistón para dosificación del concentrado de detergente.

+Calentamiento por resistencia eléctrica ubicada en el depósito.

+Control de temperatura en el depósito de detergente.

+Cuadro eléctrico en acero inoxidable.

+Volúmenes de depósito de 200L y 500L que permiten la limpieza de tanques de 2000L y 5000L respectivamente.

Figura 2 Sistema CIP

Transporte de Materiales

Tuberías

Material Acabado Norma y gradoAgua Galvanizado ASTM A53A,135A

Producto Acero inoxidable AISI 316Aire Galvanizado ASTM A53A

Válvulas

Material TipoSistemas de vapor GloboPaso de producto Bola, mariposa, compuerta

Agua Cierre, bola, mariposaAire Reductora

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Servicios GeneralesServicios Auxiliares del mezclador contra rotación depósito con cámara térmica calorífuga.

Para el consumo de electricidad, se tiene que, para un día trabajado:

Equipo Capacidad/W Horas Consumo De energía/kWh

Motor CIP 7.5 16 120Motor impulsión

CIP11 16 176

Calentador 7.5 16 120Total 416

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Planos

Para la elaboración de los planos fue necesario primero elabora una matriz tridiagonal, en base al método SLP.

Tabla 6 Significado de abreviaturas.

Figura 9 Matriz tridiagonal.

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Diagrama de hilos

Posteriormente, se elaboró el diagrama de hilos, lo que constituye un dato importante pues representa gráficamente la interacción de los departamentos, y una noción de lo que será la distribución de planta.

Codificación:

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Figura 10 Diagrama de hilos.

Diagrama Lay-Out. Distribución de planta.

Figura 11 Diagrama Lay-Out.

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Diagrama Isométrico.

Figura 12 Diagrama de Isométrico.

Diagrama P&D

Figura 13 Diagrama P&D

PLC: Controlador lógico programable. Para automatizar procesos electromecánicos. Está diseñado para múltiples señales de entrada y salida, amplios rangos de temperatura, inmunidad al ruido, resistencia a la vibración e impacto.

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C: Contador, es un sistema de pesaje, dosifica el agua caliente necesaria.

Referenciashttp://www.infoaserca.gob.mx/claridades/revistas/199/ca199-3.pdf

http://www.sagarpa.gob.mx/ganaderia/Programas/Documents/noti1005.pdf

http://www.bellezayalma.com/crema-hidratante-correcta/

http://eleconomista.com.mx/industrias/2013/08/18/nivea-hidrata-su-portafolio

http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/integracion/sociodemografico/mujeresyhombres/2013/Myh_2013.pdf

http://cuentame.inegi.org.mx/poblacion/habitantes.aspx?tema=P

http://jardindelasalud.blogspot.mx/2009/03/tintura-y-crema-de-propoleo-para-usos.html

http://bibliotecadigital.fia.cl/gsdl/collect/publicac/index/assoc/HASH01e8.dir/48_Ficha_Propoleo.pdf

http://www.sagarpa.gob.mx/agronegocios/Documents/Estudios_promercado/APICOLAS.pdf

http://www.prochile.gob.cl/wp-content/blogs.dir/1/files_mf/documento_03_30_11180210.pdf

http://www.tubemachine.es/3-ointment-making-machine-1.html

http://www.arian.cl/downloads/nt-004.pdf

http://www.iprocomsa.com/mezclado-de-liquidos-agitacion-lenta.html

http://www.edelflex.com/content/sistema-de-limpieza-cip-cleaning-place

http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-valves.html

http://www.ecured.cu/index.php/V%C3%A1lvula_de_diafragma

http://www.pytco.com.mx/index.php/es/tuberia/tuberia-de-acero-para-conduccion-de-liquidos-y-gases-de-baja-media-y-alta-presion-negro-o-galvanizado-extremos-lisos-o-roscados/item/tuberia-astm-a53-para-conduccion-de-agua-gas-vapor-y-aire-de-baja-y-media-presion

http://www.stoperbg.com/es/special-water-heaters/special-water-heater-sb-el.html

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