Estudio tcnico para la elaboracin de jabn a partir del sebo generado en la planta de crnicos de Zamorano

Fernando Cruz Lzaro

Honduras Diciembre, 2004

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ZAMORANO CARRERA DE AGROINDUSTRIA

Estudio tcnico para la elaboracin de jabn a partir del sebo generado en la planta de crnicos de ZamoranoProyecto especial presentado como requisito parcial para optar al ttulo de Ingeniero en Agroindustria en el Grado Acadmico de Licenciatura.

Presentado por

Fernando Cruz Lzaro

HondurasDiciembre, 2004

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El autor otorga a Zamorano permiso para reproducir y distribuir copia de este Trabajo para fines educativos. Para otras personas fsicas o jurdicas se reservan los derechos de autor Autora

Derechos de a

___________________Fernando Cruz Lzaro

HondurasDiciembre, 200

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Estudio tcnico para la elaboracin de jabn a partir del sebo generado en la planta de crnicos de Zamorano

Presentado por Hoja de firma Fernando Cruz Lzaro Aprobado

______________________________ Luis Roberto Cerna, Dipl.-Ing. (HS) Asesor principal

____________________ Ral Espinal, Ph.D. Coordinador de la carrera de Agroindustria

______________________________ Francisco J. Bueso, Ph.D. Asesor

_____________________ Aurelio Revilla, M.S.A. Decano Acadmico Interino

_____________________ Kenneth Hoadley, D.B.A Rector

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DEDICATORIAA mis padres Hilario Cruz y Julia de Cruz. A mis hermanos

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AGRADECIMIENTOSA Dios todopoderoso por darme la fuerza y el motivo a seguir adelante para lograr mis metas. A mis padres por la confianza, consejo, comprensin y todo el apoyo brindado durante estos cuatro aos para alcanzar una de mis metas. A mis hermanos por darme su apoyo y cario para seguir adelante. Al Ing. Luis Roberto Cerna por toda su colaboracin, paciencia, confianza, consejo, oportunos para la realizacin de este proyecto. Al Dr. Francisco Javier Bueso por su ayuda en la realizacin de este proyecto A la Dra. Adela Acosta por su ayuda en la colaboracin de este proyecto. A la Ing. Griselda Montoya por su colaboracin en la realizacin de este proyecto. A mis amigos Patrick Vilus, Luis Tirado y Guillermo Cachimuel por su amistad y apoyo en la realizacin de mi proyecto.

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AGRADECIMIENTO A PATROCINADOR

A la corporacin suiza para el desarrollo (COSUDE) por el financiamiento de mis estudios durante los 4 aos de estudio. A mis padres y mi hermano Ral por el financiamiento y el apoyo brindado durante mis 4 aos de estudio.

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RESUMENCruz Lzaro, Fernando. 2004. Estudio tcnico para elaboracin de jabn a partir del sebo generado en la Planta de Crnicos de Zamorano. Proyecto de graduacin del programa de Ingeniera en Agroindustria. Zamorano, Honduras. 45p. En la Planta de Crnicos de Zamorano se generan desperdicios de sebo que no son aprovechados de ninguna forma. El jabn es una opcin de cercano alcance para dar un valor agregado al sebo que es considerado un desperdicio. El objetivo de este estudio fue contribuir al aprovechamiento de ese sebo, definir una formulacin y un proceso de elaboracin de jabn. A fin de obtener las caractersticas deseadas del jabn se necesita agregar aceite vegetal a la mezcla. La formulacin ptima se determin con cuatro niveles de aceite. Se dise una planta de fabricacin y se determin la rentabilidad del proceso. Los ingredientes del jabn definidos son: sebo, aceite, hidrxido de sodio, etanol, sal, colorante, fragancia; todos son de fcil obtencin local. Se us un Diseo experimental Completamente al Azar (DCA) con cuatro niveles de aceite aadidos a la mezcla (0, 5, 10 y 15%). Se evalu en el jabn obtenido la textura, cantidad de espuma, solubilidad, peso del jabn y tiempo de saponificacin. El mejor jabn es el que tiene la proporcin sebo 85% y aceite 15%. ste no llega a la cantidad de espuma de los jabones comerciales analizados debido a la falta de un agente espumante en la formulacin empleada. Se recomienda realizar un estudio para aumentar la cantidad de espuma del jabn formulado. Para justificar, bajo criterios de rentabilidad, la instalacin de una planta de procesamiento de jabn en Zamorano se tendra que obtener al menos tres veces la cantidad de sebo generada actualmente.

Palabras clave: aceite, espuma, rentabilidad, saponificacin.

_____________________________ Luis Roberto Cerna, Dipl.-Ing. (HS)

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CONTENIDOPortadilla.. Autora.. Pgina de firma.... Dedicatoria Agradecimiento.... Agradecimiento a patrocinadores Resumen... Contenido. ndice de cuadros. ndice de figuras.. ndice de anexos.. 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.3.1 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 INTRODUCCIN................................................................................. DEFINICIN DEL PROBLEMA... ANTECEDENTES.. JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO. LIMITANTES DEL ESTUDIO... OBJETIVOS Objetivos generales.. Objetivos especficos... REVISIN DE LITERATURA.. HISTORIA DEL JABN COMPSICION Y CARACTERSTICA DE GRASAS Y ACEITES PARA LA FABRICACIN DE JABN Seleccin de grasas y aceites.... Definicin de jabn.. Saponificacin.. Tablas de saponificacin.. CLASIFICACIN DE JABN... FACTORES QUE DETERMINAN LA CALIDAD DEL JABN Aditivos.... Colorantes y perfumes. cidos grasos... El pH.... La temperatura..... CARACTERSTICAS DE LOS INGREDIENTES..... Sebo.. Aceite de palma... NaOH... Alcohol. i ii iii iv v vi vii viii xii xiii xiv 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 8 8

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2.5.5 2.5.6 2.6 2.7 2.8 3. 3.1 3.2 3.2.1 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.4.1 3.3.4.2 3.3.4.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 4. 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 4.2.10 4.2.11 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 4.5 4.6

Colorantes...... Salado..... CALIDAD DEL JABN... COMPORTAMIENTO DE LOS JABONES EN AGUA DURA.. ACCIN DETERGENTE DEL JABN....... MATERIALES Y MTODOS........ UBICACIN...... MATERIALES Y EQUIPO....... Materiales y equipo para la elaboracin del jabn de lavar ropa....... MTODOS. Evaluar la cantidad de sebo........ Diseo del prototipo....... Diseo experimental y anlisis estadstico. Medicin de variables de calidad........... Textura........ Solubilidad..... Formacin de espuma. PRUEBAS DEL JABN....... Prueba de saponificacin........ Medicin de pH.. Prueba de humedad.... RESULTADOS Y DISCUSIN.......................................................... CANTIDAD DE SEBO QUE GENERA LA PLANTA DE CRNICOS... DESCRIPCIN DEL PROCESO DE ELABORACIN DEL JABN DE LAVAR ROPA. Pesado de ingredientes...... Fundicin del sebo..... Filtracin del sebo derretido.. Agregado del aceite de palma........ Saponificacin... Clarificacin con etanol. Lavado... Salado.... Separacin del jabn y la leja... Amasado.... Moldeado... PRUEBAS DEL LABORATORIO... Prueba de saponificacin... Prueba de pH.. Prueba de humedad.... DIFINICIN DEL PROTOTIPO.. FORMULACIN DEL JABN DE LAVAR ROPA... FACTORES QUE SE DEBEN CONTROLAR EN EL PROCESO..

8 8 9 9 9 11 11 11 11 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 13 14 15 15 15 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 19 19 19 20

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4.6.1 4.6.1.1 4.6.2 4.7 4.8 4.9 4.10. 4.10.1.1 4.10.1.2 4.10.1.3 4.10.1.4 4.10.2 4.10.2.1 4.10.2.2 4.10.3 4.10.4 4.10.5 4.10.5.1 4.10.6 4.10.6.1 4.10.6.2 4.10.6.3 4.10.6.4 4.10.6.5 4.10.6.6 4.10.6.7 4.10.6.8 4.11 4.11.1 4.11.1.1 4.11.1.2 4.11.1.3 4.11.2 4.11.2.1 4.11.2.2 4.11.2.3 4.11.2.4 4.11.2.5 4.11.2.6 4.11.3 4.11.4 5. 6.

Cantidad de hidrxido de sodio.. Precauciones... Temperatura y tiempo DETERMINACIN DE COSTOS ANLISIS ESTADSTICO... RENDIMIENTO DE LA FORMULACIN. DISEO DE UNA PLANTA DE TECNOLOGIA APROPIADA PARA PRODUCIR JABN.. Estructura de la planta Paredes... Techo.. Piso. Datos de rendimiento. Capacidad... Productividad. Criterios de mantenimiento Factores de perturbacin activos y pasivos.. Mano de obra..... Cantidad de trabajadores Tamao de la planta... rea de oficina.. rea de almacenamiento de materia prima rea de almacn de equipos... rea de saponificacin... rea de moldeado de jabn... rea de cortado y empacado del jabn.. rea de almacenamiento de producto final rea de transito.. ESTUDIO FINANCIERO. Inversiones. Inversiones en construccin... Inversin por requisitos legales. Costos fijos recurrentes.. Ingreso e egreso de la planta.. Ingreso... Costos de produccin. Costos de valor agregado... Costo de comercializacin. Capital de operacin.. Valor de rescate.. Evaluacin financiera del proyecto Anlisis de sensibilidad CONCLUSIONES RECOMEDACIONES.........................................................................

20 20 20 21 21 22 23 23 23 23 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 24 25 25 25 25 25 25 30 30 30 31 31 32 32 32 33 33 33 33 34 35 36 37

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7. 8.

BIBLIOGRAFA.................................................................................. ANEXOS...............................................................................................

38 40

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NDICE DE CUADROSCuadro 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. Algunos ndices de saponificacin (SAP) de grasas y aceites mas empleados en la fabricacin de jabn Composicin de cidos grasos del aceite de palma... Formulacin de 360 g de jabn.. Temperatura y tiempo requeridos en cada proceso............ Costos directos por 360 g de jabn.... Resultado del anlisis estadstico incluyendo los promedios de cada parmetro de calidad.. Resultado del anlisis estadstico incluyendo los promedios de la variable de tiempo de saponificacin y peso del producto obtenido... Descripcin del proceso de produccin de jabn de lavar ropa. Inversiones en maquinaria y equipo para la planta de elaboracin de jabn... Inversin en construccin...... Inversin por requisitos legales.. Costos fijos recurrentes de la planta... Ingresos proyectados para la planta (en lempiras)..... Costo de produccin del jabn para lavar.. Costo por pago de anualidades de los requisitos legales (en lempiras). Costo por empaque para 90 jabones... Flujo de caja... Anlisis de sensibilidad (en lempiras).... 5 8 19 20 21 22 23 27 30 31 31 31 32 32 33 33 34 35

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NDICE DE FIGURAFigura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Reaccin de Saponificacin.... Accin detergente del jabn formando una micela..... Flujo del proceso de la elaboracin del jabn de lavar ropa....... Diagrama de flujo de proceso...... Esquema de una planta pequea para fabricacin de jabn de lavar ropa...... Balance de masa...... Diseo de planta...... 4 10 16 25 27 28 29

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NDICE DE ANEXOSAnexo 1. 2. Anlisis estadstico..41 Depreciacin y amortizacin de las inversiones 45

1. INTRODUCCIN1.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA La planta procesadora de carne del Zamorano tiene como principal abastecedor de reses a la unidad de Ganado de Carne de la Escuela Agrcola Panamerica, para el proceso de fabricacin de diferentes productos: jamn, salchichas, chorizos, entre otros. Tambin se compra reses de fuera para suplir la necesidad, cuando no hay reses disponibles de la Escuela Agrcola Panamericana. En el proceso de sacrificio se puede observar que no todas las partes del animal se aprovechan, por ejemplo: el sebo y huesos del animal, perdiendo la oportunidad de tener un beneficio adicional. El trabajo de este proyecto busca como aprovechar estos recursos que son considerados como desperdicios. Por limitaciones de tiempo, este estudio se centra en el aprovechamiento de sebo para hacer jabn de lavar ropa, a pesar de que se puede aprovechar para otros productos, como son: geles, champ, aceite. El jabn es una opcin de cercano alcance para dar un valor agregado a estos desechos. 1.2 ANTECEDENTES En la planta de crnicos se procesan unas 14 reses cada semana que producen uno 50,4 kg. Anteriormente el sebo de la Planta de Crnicos Zamorano era comercializado a una pequea empresa para la produccin de jabn. Sin embargo el sebo generaba un problema en el proceso de saponificacin, por lo cual se dejo de comercializar. El sebo es la materia prima ms usada en la elaboracin de jabn. Es resistente al enranciamiento (Hernndez, 2002). El sebo que se emplea en la fabricacin del jabn es de calidades distintas, desde la ms baja del sebo obtenido de los desperdicios (utilizada en jabones baratos) hasta sebos comestibles que se usan para jabones finos de tocador. Si se utiliza slo sebo, se consigue un jabn que es demasiado duro y demasiado insoluble como para proporcionar la espuma suficiente. Por esa razn se hace necesario mezclarlo con aceites vegetales (Latorre, 2002).

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1. 3 JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO Como parte del proceso de sacrificio de animales bovinos en la planta de crnicos de Zamorano, se generan cantidades de sebo. Este no se aprovecha en ninguna forma, con lo cual se est desaprovechando una oportunidad para generar un valor agregado adicional a las reses. El jabn es una opcin de cercano alcance para dar un valor agregado al sebo que es considerado un desperdicio para la planta de crnicos del Zamorano, generando un beneficio econmico adicional y disminuyendo la contaminacin al medio ambiente.

1.4 LIMITANTES DEL ESTUDIO Debido al corto tiempo, el estudio no incluy un anlisis de mercado del producto para conocer el nivel de aceptacin del producto. Por la misma razn, el estudio se centra en el aprovechamiento del sebo para jabn de lavar ropa. 1.5 OBJETIVOS 1.5.1 Objetivo general Contribuir al aprovechamiento del sebo de la planta de crnicos de Zamorano y definir un proceso de elaboracin de jabn.

1.5.2 Objetivos especficos Evaluar la cantidad de sebo generado en la planta de crnicos de Zamorano. Mediante pruebas de laboratorio, definir proceso de fabricacin de jabn a partir de sebo de la planta de crnicos. Medir el rendimiento de la formulacin del jabn obtenida. Establecer el costo del jabn para comparar con jabones comerciales. Disear una planta de tecnologa apropiada para producir jabn. Establecer ndice de rentabilidad de la operacin.

2. REVISIN DE LITERATURA2.1 HISTORIA DEL JABN En la antigua Babilonia ya se usada el jabn. Los sumerios y los hebreos tambin lo usaban; los egipcios lo utilizaban para lavar ropa o con fines medicinales (Latorre, 2002). La frmula ms antigua encontrada es del 2250 A.C. y se supone que su expansin comienza en Europa, para ser ms precisos en Italia y Espaa, desde donde pas a Inglaterra y Francia. Hasta ese momento los jabones eran de apariencia desagradable porque se les fabricaba con grasas animales impuras y cenizas de madera. Despus de pasar a Inglaterra y Francia , hacia fines del ao 1700 y con el desarrollo de la fabricacin del hidrxido de sodio, mas conocido como soda custica se extendi hacia el resto del mundo (Latorre, 2002). 2.2 COMPOSICIN Y CARACTERSTICAS DE GRASAS Y ACEITES PARA LA FABRICACIN DE JABN Las grasas y aceites son un grupo de compuestos orgnicos existentes en la naturaleza que consisten en steres formados por tres molculas de cidos grasos y una molcula del alcohol glicerina. Son sustancias aceitosas, grasientas o cerosas, que en estado puro son normalmente incoloras, inodoras e inspidas. Las grasas y aceites son ms ligeros que el agua e insolubles en ella; son poco solubles en alcohol y se disuelven fcilmente en ter y otros disolventes orgnicos (Haro, 2003). Segn Conn y Stumpf (1990), las grasas a temperatura ambiente son slidas ya que estn compuestas principalmente por cidos grasos saturados, que poseen una temperatura de fusin ms alta que la ambiental. Por el contrario, los aceites a temperatura ambiente son lquidos debido a la una gran proporcin de cidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados que contienen. 2.2.1 Seleccin de grasas y aceites El criterio ms importante para la seleccin de materias primas para la fabricacin de jabn es que la carga de grasa debe contener la proporcin correcta de cidos grasos saturados e insaturados, al igual que de cidos grasos de cadena larga y corta que se requieran para lograr la suficiente estabilidad, formacin de espuma, dureza y detergencia del producto final (Erazo, 1999).

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Los cidos grasos de origen animal se obtienen de: Sebo de res Grasa de cerdo Aceite de pescado

Los aceites vegetales se obtienen de: Coco Oliva Palma Soja (soya) Maz

2.2.2 Definicin de jabn El jabn es un agente limpiador que se fabrica utilizando grasas de animales y aceites. Qumicamente, es la sal de sodio o potasio de un cido graso que se forma por la reaccin de grasas y aceites con lcali (Erazo, 1999). 2.2.3 Saponificacin La saponificacin consiste en una hidrlisis alcalina de la preparacin lipdica (con KOH o NaOH). Los lpidos derivados de cidos grasos (cidos monocarboxlicos de cadena larga) dan lugar a sales alcalinas (jabones) y alcohol, que son fcilmente extrables en medio acuoso. No todos los lpidos presentes en una muestra biolgica dan lugar a este tipo de reaccin (King, 1982).

Figura 1. Reaccin de saponificacin. Fuente: King (1982)

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2.2.3.1 Tablas de saponificacin. Recogen los ndices de saponificacin de cada tipo de grasa. En general, su aplicacin ms extendida en el campo de la jabonera, es para conocer la cantidad exacta de sosa, dependiendo del tipo de aceite que vayamos a utilizar, necesaria para que el jabn est completamente saponificado (Prior, 2003). Para saber cunta sosa se necesita para saponificar una cantidad de una grasa concreta, slo hay que multiplicar dicha cantidad por el valor correspondiente que aparece en la tabla. Por ejemplo, para saponificar totalmente 100 g de aceite de oliva (en la tabla su parmetro es de 0.134) basta multiplicar 100 x 0.134 = 13.4 g de sosa necesitaremos. En el caso de que vayamos a hacer un jabn con diferentes aceites, habra que buscar la cantidad necesaria de sosa para cada tipo de aceite concreto, y luego sumarlas todas. En qumica, se define el ndice de saponificacin de una grasa, como el nmero que indica la cantidad en miligramos de hidrxido de potasio, necesaria para saponificar por completo un gramo de esa grasa en concreto (Prior, 2003). Para elaborar el jabn tradicional, el lcali ms utilizado normalmente es la sosa (hidrxido de sodio), por lo que ser necesario transformar el ndice de saponificacin de cada grasa, en otro tipo de ndice alternativo que est expresado en peso de sosa. Para ello, bastar con multiplicar el ndice de saponificacin de cada grasa concreta por la masa molar de la sosa (hidrxido de sodio) y dividir por la masa molar del hidrxido de potasio (Prior, 2003). Cuadro 1. Algunos ndices de saponificacin (SAP) de grasas y aceites mas empleadas en la fabricacin de jabn. Nombre ndice de saponificacin (mg/g) Aceite de coco Aceite de palma Sebo de Res Fuente: Guas empresariales (2004). 254-262 196-207 193-198

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2.3 CLASIFICACIN DE JABN Los jabones generalmente se clasifican en duros y blandos. Si se usa la potasa como lcali se produce el llamado jabn blando, que es lquido en las condiciones corrientes debido a su punto de fusin bajo y mayor solubilidad. Por el contrario, si el lcali utilizado es la sosa custica se obtienen los jabones duros (tambin llamados jabones de grano debido a su condicin slida). Se llama grano a la torta que se forma luego del proceso del salado. Entre los jabones de grano existen diferentes variedades, como el jabn de tocador y el de afeitar; que se diferencian entre si por su mayor o menor contenido en jabn y en rellenos y por su alcalinidad (Erazo, 1999). Los jabones duros se fabrican con aceites y grasas que contienen un elevado porcentaje de cidos saturados, que se saponifican con el hidrxido de sodio. Los jabones blandos son jabones semifluidos que se producen con aceite de lino, aceite de semilla de algodn y aceite de pescado, los cuales se saponifican con hidrxido de potasio (Latorre, 2002). 2.4 FACTORES QUE DETERMINAN LA CALIDAD DEL JABN 2.4.1 Aditivos Son materiales destinados a formar parte del jabn final como elementos de relleno o como elementos que conceden propiedades particulares a los jabones tales como: mayor duracin, mejor consistencia o mejores aromas. Algunos de estos son (Erazo, 1999). 2.4.2 Colorantes y Perfumes Su objetivo es mejorar las caractersticas de presentacin externas del producto comercial (Erazo, 1999). 2.4.3 cidos Grasos Los cidos grasos que se encuentran en la naturaleza son compuestos alifticos monobsicos, que constan por lo general de un solo grupo carboxilo, situado en el extremo de una cadena carbonada lineal. Los cidos difieren entre si por el nmero de tomos de carbono en su cadena y por el nmero de posicin de los enlaces dobles entre los tomos de carbono. Todas las sustancias grasas estn constituidas en su mayor parte de cidos grasos combinados con la glicerina (Erazo, 1999).

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2.4.4 El pH Es importante mantener el pH del jabn constante ya que si es demasiado cido o bsico no ser adecuado para fines domsticos. El pH debe ser de 5.5 y 8.0 para uso domestico. Sin embargo el pH puede variar de acuerdo a la aplicacin que deba darse al jabn, en jabn de tocador un pH 7 es adecuado ya que al ser mezclado con el agua disminuye su alcalinidad para as causar los efectos de neutralidad en su uso (Hendrickson, 1970). 2.4.5 La temperatura Mantener la temperatura en forma constante durante la fabricacin es de vital importancia, debido a que si se sobrepasa el punto en el cual el cido graso se descompone, la reaccin podra no ser reversible y con ello se afecta nuestro producto final. Adems en el caso de la mezcla etanoica podra evaporarse el etanol de tal forma que la reaccin no se llevara acabo para clarificar el jabn (Hendrickson, 1970). 2.5 CARACTERSTICAS DE LOS INGREDIENTES 2.5.1 Sebo El sebo que se emplea en la fabricacin del jabn es de calidades distintas, desde la ms baja del sebo obtenido de los desperdicios hasta sebos comestibles que se usan para jabones finos de tocador. Si se utiliza slo sebo, se consigue un jabn que es demasiado duro y demasiado insoluble como para proporcionar la espuma suficiente, y es necesario, por tanto, mezclarlo con aceite de coco u otro aceite vegetal (Erazo, 1999). 2.5.2 Aceite de palma Se utiliza como materia prima en la fabricacin de jabones para el lavado de prendas en la industria textil. Se le adiciona la mezcla con grasa y sebo para hacer jabones amarillos y el posterior blanqueado para fabricar jabones de tocador. Por su color del amarillo al rojo se usa para jabones coloreados. Se puede decolorar pero lo predispone al enranciamiento (Erazo, 1999). Como se puede observar en el cuadro 2 el aceite de palma esta constituido en proporcin, por igual cantidad de cidos grasos saturados e insaturados (mono y poliinsaturado) por lo que tambin tiende a endurecerse dependiendo de la temperatura. A temperatura ambiente es lquido y bajas temperaturas puede solidificarse.

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Cuadro 2. Composicin de cidos grasos del aceite de palma. cidos Grasos Saturados Lurico Mirstico Palmtico Esterico Araqudico Monoinsaturados Palmitoleico Oleico Poliinsaturados Linolnico Linoleico Fuente: Fedepalma (2004). 2.5.3 NaOH.

% 50 0.1 1 43.8 4.8 0.3 39 0.1 38.9 10.9 10.6 0.3

El hidrxido de sodio es el ms usado en la fabricacin de jabn de lavar ropa. Da jabones duros, blancos, que admiten agua hasta un 60% sin perder mucha solidez, y no se alteran al aire. En la reaccin se consume 20% del NaOH agregado. Algo de este queda en el jabn (0,02-0,1%) y la otra parte pasa a la leja del proceso de lavado (Hernndez, 2002). 2.5.4 Alcohol (etileno) La funcin del alcohol en el jabn es disolver los cidos grasos que quedan de la saponificacin, que dan la opacidad al mismo. Al ocurrir esta reaccin ayuda a que el jabn se clarifique en el menor tiempo y que la mezcla no se tenga que calentar y agitar por tiempo prolongado (Failor, 2003). 2.5.5 Colorantes. Deben ser pigmentos que se dispersen fcilmente en agua y se usan 10-12 gr. por quintal de jabn (Hernndez, 2002). 2.5.6 Salado Consiste en el agregado de una solucin concentrada de sal comn (cloruro de sodio, NaCl) para separar el jabn de la glicerina formada y del exceso de hidrxido de sodio. Como el jabn es insoluble en el agua salada, se acumula en forma de grumos y sube a la superficie por su menor densidad. Despus de varias horas, se extrae por la parte inferior la mezcla de glicerol y agua salada (Quintana, 2003).

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2.6 CALIDAD DEL JABN Las propiedades que deben tener los jabones para considerarse un producto de buena calidad, incluyen entre otras: Textura Solubilidad Formacin de espuma

2.7 COMPORTAMEINTO DE LOS JABONES EN AGUAS DURAS Existen aguas que tienen disueltas una elevada proporcin de sales de calcio y de magnesio; se las llama aguas duras. En esta clase de agua, el jabn precipita, o sea, se insolubiliza. La causa de este comportamiento es que la sal de sodio o potasio que forma el jabn se combina con los iones calcio o magnesio del agua y forma sales de estos metales, que son insolubles (Caamero, 2002). 2.8 ACCIN DETERGENTE DEL JABN Los jabones eliminan la grasa y otras suciedades debido a que algunos de sus componentes son agentes activos en superficie. Estos agentes tienen una estructura molecular que acta como un enlace entre el agua y las partculas de suciedad, soltando las partculas de las fibras subyacentes o de cualquier otra superficie que se limpie. La molcula produce este efecto porque uno de sus extremos es hidrfilo (atrae al agua) y el otro es hidrfugo (atrado por las sustancias no solubles en agua). El extremo hidrfilo es similar en su estructura a las sales solubles en agua. La parte hidrfuga de la molcula est formada por lo general por una cadena de hidrocarburos, que es similar en su estructura al aceite y a muchas grasas. El resultado global de esta peculiar estructura permite al jabn reducir la tensin superficial del agua y adherir y hacer solubles en agua sustancias que normalmente no lo son (Caamero, 2002).

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Figura 2. Accin detergente del jabn formando una micela. Fuente: Quintana (2003).

3. MATERIALES Y MTODOS3.1 UBICACIN Los ensayos de la elaboracin de jabn a base de sebo se realizaron en el Laboratorio de Qumica en Zamorano, debido a la disponibilidad de equipo y materiales. 3.2 MATERIALES Y EQUIPO 3.2.1 Materiales y equipo para la elaboracin del jabn de lavar ropa Equipos: Estufa Potencimetro Balanza electrnica Probetas Varillas removedora de vidrio Paletas de madera Termmetro Beakers de 500 ml a 1000 ml

Materiales: Sebo Aceite de palma Hidrxido de sodio 30% Agua destilada Sal Etanol 95% Fragancia Colorante Molde

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3.3 MTODOS En este estudio se aplica el mtodo inductivo. Se estudia lo particular primeramente, para llegar a conclusiones generales y cumplir con los objetivos planteados. 3.3.1 Evaluar la cantidad de sebo Se recolectaron datos de cantidad de sebo que generaba cada res, a fin de evaluar la cantidad que genera la planta de crnicos y as saber la cantidad de jabn que se puede elaborar. Se tomo como numero de muestra 65 reses, teniendo como variables, edad y sexo del animal. Esto fue analizado estadsticamente con un anlisis univariado. El sebo fue obtenido en el sacrificio de reses, despus del eviscerado. Estos fueron la grasa que envuelve el rin y el rumen. Su obtencin no requiere de mucho trabajo y tiempo. No requiere poner un trabajador adicional en el proceso de sacrificio para obtener el sebo. Esto puede ser obtenido por los propios trabajadores de la planta o alumno que se encuentra en la planta como parte de su aprender haciendo. 3.3.2 Diseo del prototipo Para determinar el flujo de proceso se busc varios procesos en Internet sobre jabones de lavar ropa en forma artesanal e industrial, siendo esta informacin un poco escasa. Despus se realiz un viaje a la Empresa Jaremar para tener un mejor entendimiento sobre la produccin en forma industrial y poder as determinar el flujo de proceso y elaboracin del jabn. El flujo de proceso fue determinado por experimentacin a travs de varias pruebas en los 4 niveles los cuales son: sebo 100%, sebo 95% con 5% de aceite de palma, sebo 90 con 10% aceite de palma, sebo 85% con 15% de aceite de palma y con esto tener la mejor formulacin que proporcione las mejores caractersticas al jabn. 3.3.3 Diseo experimental y anlisis estadstico Se utiliz un diseo experimental completamente al azar (DCA) teniendo como tratamientos el porcentaje aceite de palma mezclado al sebo, con 4 niveles (0, 5, 10, 15), con tres repeticiones y tiendo como covariables el tiempo de saponificacin y rendimiento de los niveles. Los resultados se evaluaron mediante un anlisis de varianza y probabilidad de 95% y para la separacin de medias se us el mtodo de Diferencia Mnima Significativa (DMS). Se analiz cual de estos niveles proporciona mejor calidad de jabn de lavar ropa, teniendo como parmetro de calidad a evaluar textura, solubilidad y formacin de espuma.

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3.3.4 Medicin de variables de Calidad 3.3.4.1 Textura. La textura fue evaluada en el laboratorio de qumica de alimentos aplicando una fuerza de corte mediante una mquina Instron dotada de los elementos apropiados para tal fin mediante el acople cizalla de Warner-Bratzler. Se trabaj a una velocidad de 100 mm/min con medida de fuerza kilo newton (KN). Se utiliz una parte del jabn de cada tratamiento y 2 jabones comerciales como parmetros de comparacin para escoger el mejor jabn de las 3 repeticiones. La muestra era un cuadrado de 25 mm de ancho, 30 mm de largo y 20 mm de altura. 3.3.4.2 Solubilidad. Se realiz en el laboratorio de qumica de alimentos con una estufa vibratoria para disolver el jabn ms rpidamente con las vueltas de un imn. La dimensin de la muestra fue de 22 mm de largo, 18 mm de ancho y 10 mm de grosor con un peso aproximado de 3 gramos. Primero se pes la muestra en una balanza analtica. Luego se introdujo la muestra en un beaker de 500 ml con 100 ml de agua. Se hizo girar a una velocidad de 300 rpm durante 20 minutos. Despus la muestra que se qued sin disolver se retir del beaker y se dej reposar por una hora para tomar el peso final. Luego se tom la diferencia del peso inicial y el final para anotar cuanto se disolvi de jabn. 3.3.4.3 Formacin de espuma. Primero se pes introdujo en un beaker de 500 ml con 200 ml de batidora de mano por 30 segundos con velocidad 1. por 3 minutos para que la espuma se estabilizara en un pie de rey la altura de espuma formada. 3.4 PRUEBAS DEL JABN la muestra de 3 gramos, luego se agua. Despus se mezcl con una Terminado el batido se dej reposar la parte de arriba y poder medir con

3.4.1 Prueba de saponificacin Para comprobar que la saponificacin es completa, se disolvi un poco del jabn en 15 cc de agua caliente. Debe obtenerse una solucin clara, sin gotas de grasa en la parte superior del jabn. Esto se realiz posteriormente a la saponificacin. 3.4.2 Medicin de pH El pH fue medido con un potencimetro cuando el jabn obtuvo una textura adecuada. Como referencia se tom el pH de 2 jabones comerciales que fueron entre 9 a 10.5. La prueba de jabn que fue elegida como la mejor, fue ajustada al pH de los jabones comerciales. El ajuste se hizo aumentado el tiempo en la etapa de lavado.

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3.4.3 Prueba de humedad Los jabones encontrados en el comercio tienen una humedad de 20%. Ese valor se tom como referencia para la humedad final del jabn de la prueba. La prueba de humedad se realiz con una secadora al vaco. Se cortaron piezas de jabn de aproximadamente 3 gramos. Estas piezas se pusieron a secar en la secadora al vaco durante 5 horas. La humedad del jabn se defini por diferencia de pesos.

4. RESULTADOS Y DISCUSIN4.1 CANTIDAD DE SEBO QUE GENERA LA PLANTA DE CRNICOS La cantidad de reses que se evaluaron fueron 65, teniendo como peso promedio 3.6 kg de sebo por cada animal. En la planta de crnicos se procesan unas 14 reses por semana, teniendo 50.4 kg de desperdicio de sebo por semana y al ao es 2620.8 kg. Con 3.6 kg de sebo se puede elaborar aproximadamente 90 barras de jabn de 600 gramos y al ao es aproximadamente 4680 jabones. 4.2 DESCRIPCIN DEL PROCESO DE ELABORACIN DEL JABN DE LAVAR ROPA Primero se realizaron pruebas utilizando el nivel 1 que es la cantidad de 100% sebo, con esto se obtuvo las temperaturas de fundicin del sebo, saponificacin, clarificacin, lavado y salado con sus respectivos tiempos de cada etapa para elaborar el jabn, luego se utiliz esta informacin para hacer las siguientes pruebas con los niveles 2, 3 y 4. En los niveles 2, 3 y 4 se empez a buscar informacin para utilizar la cantidad de soda custica adecuada porque son dos grasas diferentes. Despus de obtener la cantidad adecuada de hidrxido de sodio en el nivel 2, se utiliz estos datos para poder calcular la cantidad de hidrxido de sodio de las siguientes pruebas. Se fueron observando como puede cambiar el peso (rendimiento), tiempo de saponificacin (SAP), cantidad de hidrxido, temperatura y el tiempo en cada etapa del proceso con relacin a las diferentes cantidades de aceites que se agregan en el niveles l, 2, 3 y 4. En la figura 3 se mostraron los pasos a seguir para la elaboracin del jabn.

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Pesado de ingredientes (Sebo, Aceite, Hidrxido de sodio, agua, etanol y Fundicin del sebo agregando agua

Filtracin del sebo derretido

Agregar aceite

Saponificacin: agregado de hidrxido de sodio Clarificacin con etanol Prueba de saponificacin Lavado

Salado

Separacin del jabn y la leja

Amasado y moldeado Secado

Envasado Figura 3. Flujo del proceso de la elaboracin del jabn de lavar ropa.

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4.2.1 Pesado de ingrediente Los ingredientes que se pesaron para realizar el proceso de elaboracin fueron: sebo, aceite, hidrxido de sodio, agua, y alcohol con una balanza electrnica. 4.2.2 Fundicin del sebo Se fundi el sebo a 100C con agua, en un beaker de 600 ml, moviendo con una varilla para que no se queme el sebo. El agua ayuda a que el sebo no se queme durante la fundicin y luego se evapora y solo queda el sebo derretido. Se probaron varias temperatura observando cual de ellas derrite el sebo en menos tiempo y sin quemar el sebo. 4.2.3 Filtracin del sebo derretido Una vez derretido el sebo se filtr en caliente empleando una tela de filtrar. El propsito es eliminar impurezas que daa la calidad del jabn. 4.2.4 Agregado de aceite de palma El sebo filtrado se coloc en la estufa, en un beaker de 600 ml y se agregaron las cantidades de aceite segn los niveles que se mencion anteriormente. 4.2.5 Saponificacin Se agreg hidrxido de sodio al 30% en los diferentes niveles segn su punto de saponificacin agitando con una varilla continuamente. La mezcla se empez a saponificar a una temperatura de 70C. 4.2.6 Clarificacin con etanol Despus de 5 minutos de agregar el hidrxido de sodio al 30% se agrega etanol al 95% a una temperatura de 70C para que no se volatilice el etanol y clarifique el jabn. El clarificado elimina las manchas opacas del jabn y as aadir cualquier colorante. 4.2.7 Lavado Consiste en agregar agua a al jabn, calentar y mover.

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4.2.8 Salado Consiste en el agregado de una solucin concentrada de sal comn (cloruro de sodio, NaCl) para separar el jabn de la glicerina formada y del exceso de hidrxido de sodio. Como el jabn es insoluble en el agua salada, se acumula en forma de grumos y sube a la superficie por su menor densidad. Despus de varias horas, se extrae por la parte inferior la mezcla de glicerol y agua salada. 4.2.9 Separacin del jabn y la leja Se dejo reposar por 20 minutos y se retir la masa compacta de jabn que flota. Al enfriarse, se separan nuevamente dos capas: la superior, de jabn, y la inferior, de leja. Al jabn se le agrega agua y se cuece nuevamente; de esta manera se eliminan los restos de sal, glicerina y leja. 4.2.10 Amasado Se realiz con el objeto de lograr una textura homognea, sin grnulos y obtener mejor apariencia. Durante esta etapa se le incorpor a la pasta el colorante y aroma. 4.2.11 Moldeado Se coloco en moldes pequeos y se dejo reposar 4 das hasta obtener aproximadamente 20% de humedad. 4.3 PRUEBAS DEL LABORATORIO 4.3.1 Prueba de saponificacin Despus de las pruebas de saponificacin, se obtuv un jabn sin restos de grasas sin saponificar. Esto indica que la cantidad de hidrxido de sodio que se utiliz para saponificar fue la correcta. 4.3.2 Prueba de pH El pH de la proporcin con sebo 85% y aceite 5% fue ajustado al nivel de los jabones comerciales que es de 10.

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4.3.3 Prueba de humedad Despus de realizar las pruebas se determin que el jabn tiene aproximadamente 20% de humedad, despus de ser almacenado 4 das a temperatura ambiente. Despus se la determin la prueba de textura del jabn de cada nivel, comparando con la textura del jabn comercial. 4.4 DEFINICIN DEL PROTOTIPO El mejor jabn de lavar ropa fue el nivel 4 despus de haber sido evaluado con un anlisis estadstico como se muestra en el cuadro 8. Se compar con 2 jabones comerciales la textura, solubilidad y formacin de espuma. La formacin de espuma del nivel 4 fue menor que el jabn comercial. 4.5 FORMULACIN DEL JABN DE LAVAR ROPA Despus de varias pruebas se determin el mejor jabn con la cantidad de cada ingrediente que brinda las mejores caractersticas al producto final. El cuadro 5 muestra la formulacin en porcentaje, tomando 360 g de producto final como 100% de la prueba del nivel 4. Esta formulacin no alcanz los niveles de espuma esperados. Cuadro 3. Formulacin de 360 g de jabn Ingrediente Peso en gramos Sebo 227 Aceite de palma 40 Hidrxido de sodio al 30% 32 Etanol al 95% 37 Agua 53 Sal 20 Colorante 11 Fragancia 13 Total* 433

% 52 9 7 9 12 5 2 3 100

* Cabe recalcar que el peso del jabn se reduce aproximadamente en un 17% debido a la salida de algunos ingredientes en el proceso (agua, NaOH, sal, sebo que no se derrite) y principalmente la evaporacin del alcohol.

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4.6 FACTORES QUE SE DEBEN CONTROLAR EN EL PROCESO 4.6.1 Cantidad de hidrxido de sodio Si el jabn queda con exceso de soda custica producir enrojecimiento de las manos y de la piel de quien lo usa. Adems puede producirle grietas en la piel y picazn. Si, por el contrario, le falta soda custica, el sebo o grasa no se alcanza a saponificar, es decir, a convertirse totalmente en jabn. El resultado natural ser que a los pocos das el jabn empiece a expedir un olor nauseabundo, por la grasa que se est descomponiendo. Esto hace imposible el uso de ese jabn. 4.6.1.1 Precauciones Con el hidrxido de sodio los recipientes empleados deben ser resistentes a NaOH. Hierros esmaltados, vidrio o acero inoxidable son excelentes materiales. Se debe usar guantes de caucho, gruesos. Nunca se debe permitir que durante el proceso de fabricacin, estas sustancias entren en contacto con la piel ya que pueden producir quemaduras difciles de curar. La sosa custica es muy corrosiva y debe evitarse que entre en contacto con la ropa o con la piel. En caso de contacto hay que lavarse inmediatamente con agua abundante y jabn. 4.6.2 Temperatura y tiempo La temperatura y el tiempo tienen una influencia importante al momento de elaborar el jabn de lavar ropa, segn la etapa del proceso estos pueden cambiar. Cuadro 4. Temperatura y tiempo requeridos en cada proceso. Etapa Temperatura (C) Fundicin de sebo 95 Inicio de saponificacin 95 Adicin de etanol 65 Finalizacin del aclarado 65 Final de saponificacin 95 Lavado 90 Salado 90 Enfriado para adicin de fragancia y colorante 35 Total tiempo de proceso

Tiempo (min) 46.67 8 15 25 30 45 20 3 horas 16 minutos

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Es importante utilizar las temperaturas que se muestran en el cuadro 4, al momento de elaborar el jabn de lavar ropa. Tiene influencia directa con el producto. Si la temperatura o el tiempo son mas altos que los recomendados en esta tabla el jabn podra sufrir severos daos. Los tiempos que variaron en los diferentes niveles fueron la fundicin del sebo y tiempo de saponificacin, por lo tanto los datos que se muestran de estos en el cuadro 4 son un promedio. Las temperaturas y los dems tiempos son fijos. Esto se determin en el nivel 1 y se fueron observando en los siguientes niveles. 4.7 DETERMINACIN DE COSTOS Despus de haber terminado el proceso de elaboracin y el producto con su debido empaque se determin el costo del producto. Cuadro 5. Costos directos por 360 g de jabn Ingrediente Cantidad Precio (L.) Cantidad utilizada Sebo 1 kg 5.00 227 g Aceite de palma 3.78 L 62.00 40 ml Hidrxido de sodio 1 kg 150.40 32 g Etanol al 95% 3L 34.00 37 ml Sal comn 228 g 2.00 20 g Colorante 1 kg 4.60 11 g Fragancia 1 kg 400.00 13 g Empaque 1 Costo unitario por 360 gLa tasa de cambio es de L. 18.7 por 1 dlar (US).

Costo (L.) 1.1 0.7 3.2 0.4 0.2 0.0 0.0 0.02 5.7

4.8 ANLISIS ESTADSTICO Las propiedades de los jabones de los cuatros niveles fueron comparadas con 2 jabones comerciales como parmetros de buena calidad de jabn. La textura del jabn del nivel 1 estadsticamente es diferente a los 2 jabones comerciales, es mas duro. Los 3 niveles restantes estn dentro de los parmetros de calidad de los jabones comerciales siendo estadsticamente iguales el jabn de sebo 95% y 5% de aceite con el jabn verde comercial y el jabn de sebo 90% con 10% de aceite, sebo 85% con 15% de aceite son estadsticamente iguales. Los jabones que muestran buena textura son sebo 95% y 5% de aceite, sebo 90% y 10% aceite, sebo 85% y 15% de aceite. Siendo el jabn de 100% demasiado duro para utilizar en jabones de lavar ropa.

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La propiedad de formacin de espuma del los jabones son estadsticamente iguales de sebo 100% con el jabn de sebo 95% y 5% de aceite. El jabn con sebo 90% y 10% de aceite, sebo 85% y 15% de aceite, jabn comercial verde, jabn comercial blanco son estadsticamente diferentes. Como resultado de la evaluacin de formacin de espuma ninguno de los jabones elaborados llego a los parmetros de calidad comparado con los 2 jabones comerciales. La propiedad de solubilidad de los jabones de sebo 100%, sebo 95% y 5% de aceite, sebo 90% y 10% de aceite, sebo 85% y 15% de aceite, jabn verde comercial son estadsticamente iguales. Como resultado todos cumplen con la solubilidad estadsticamente. Como resultado final el mejor jabn a escoger es el que tiene sebo 85% y 15% aceite por que cumple con todos los parmetros de calidad y esta mas cerca de alcanzar la formacin de espuma de los jabones comerciales. Cuadro 6. Resultado del anlisis estadstico incluyendo los promedios de cada parmetro de calidad*. % sebo 100 95 90 85 Jabn verde Jabn blanco DMS % aceite 0 5 10 15 textura 0.045 a 0.033 b 0.029 c 0.029 c 0.033 b 0.029 c 0.003 espuma 37.667 e 41.000 e 47.000 d 53.000 c 62.667 b 69.333 a 5.845 Solubilidad 0.690 b 0.730 b 0.786 b 0.840 b 0.810 b 1.180 a 0.1641

*Los datos en una columna seguidos por la misma letra, estadsticamente no son diferentes de acuerdo a la prueba DMS con (PF 43.3833333 2.6666667 16.27 0.0020

232.9166667 Root MSE 1.632993 TSAP Mean 53.58333

Coeff Var 3.047577

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Dependent Variable: PESO Source Model Error Corrected Total R-Square 0.767956 6 DF 5 Sum of Squares 92.6666667 28.0000000 11 Mean Square F Value Pr >F 18.5333333 4.6666667 3.97 0.0616

120.6666667 Root MSE 2.160247 PESO Mean 132.6667

Coeff Var 1.628327

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Anexo 2. Depreciacin y amortizacin de las inversiones Detalle Costo total Vida til Moldes de madera 1380.00 2 Drones plsticos 800.00 5 Baldes plsticos 124.00 2 Pala acero inoxidable 260.00 5 Termmetro 51.00 1 Vasito medidor 90.00 1 Guantes 54.00 1 Lentes protectores 120.00 2 Mesa 1400.00 5 Estantes 3000.00 5 Olla acero inoxidable 715.00 3 Cuchillo 126.00 1 Balanza 336.00 2 Escritorio 300.00 5 Computadora 12880.00 3 Construccin 30000.00 10 Carretilla 1400.00 5 53036.00 SUB TOTAL REQUISITOS LEGALES Registro de marcas 2135.00 10 Diseo de etiqueta 1240.00 Registro sanitario 2875.00 5 Licencia sanitaria 250.00 1 Cdigo de barra 1708.00 1 8208.00 SUB TOTAL TOTAL

Depreciacin anual 690.00 160.00 62.00 52.00 51.00 90.00 54.00 60.00 280.00 600.00 238.33 126.00 168.00 60.00 4293.33 3000.00 280.00 10264.67 213.50 0.00 575.00 250.00 1708.00 2746.50 13011.17