IMPLEMENTACIÓN carnicos

IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE CARNE TIPO HAMBURGUESA Y JAMÓN.

POR:LUZ AMERICA ESPINOSA SANDOVAL COD. 0640043MARCELA MARTÍNEZ YARCE COD. 0733354CRISTHIAN EDUARDO PLAZA MORALES COD. 0731466

PROFESORA: CLAUDIA ISABEL OCHOA Ph D.PROFESOR: ALEJANDRO FERNANDEZ QUINTERO Ph. D.

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

SANTIAGO DE CALI, VALLE DEL CAUCA27 DE ABRIL DE 2011

RESUMEN EJECUTIVO

Se quiere implementar una planta de producción con dos líneas de producción: carne hamburguesa y jamón, se pretende que los productos posean una diferenciación en el mercado debida a su calidad tanto nutricional como en normatividad, aplicando normas estrictas y otros programas de gestión de calidad como HACCP dentro de la planta y a nivel nutricional, empleando harina de trigo integral como parte del producto. La producción mayoritaria de la planta es de carne hamburguesa, con una capacidad de 7077772unidades/año, y minoritaria de jamón, con una capacidad de 5657000jamones/año, teniendo en cuenta que su venta a nivel local sería efectiva, ya que se cuenta con la materia prima, los proveedores y la demanda necesaria para tal fin, además teniendo en cuenta los respectivos cálculos de ingeniería y la descripción de los procesos llevados a cabo con sus diagramas de procesos y de flujo para el correcto funcionamiento de la planta. Finalmente, la localización espacial de la planta es en la zona industrial de Acopi, vía Cali-Yumbo y de allí se pretende distribuir a tiendas y a almacenes de cadena.

TABLA DE CONTENIDO

1. DESCRIPCIÓN DE LOS PRODUCTOS.............................................................................................5

1.2. Carne hamburguesa...........................................................................................................5

1.3. Jamón tipo york o prensado...............................................................................................6

2. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN....................................................................................................7

2.2. Determinación de la capacidad para la línea de producción de carne hamburguesa.........7

2.3. Determinación de la capacidad para la línea de producción de jamón..............................7

3. RESULTADOS..............................................................................................................................8

3.2. Línea de producción de carne hamburguesa......................................................................8

3.2.1. Proceso de elaboración de carne hamburguesa.........................................................8

3.2.2. Diagramas del proceso.............................................................................................10

4. DISEÑO DEL CUARTO FRÍO.......................................................................................................13

4.1 Dimensionamiento del cuarto..........................................................................................13

4.2 Aislamiento térmico del cuarto de congelación...............................................................14

4.3 Cargas del sistema de congelación...................................................................................15

5 Línea de producción de jamón.............................................................................................20

5.1.1 Proceso de elaboración del jamón...........................................................................20

Para llevar a cabo la elaboración del jamón se siguen los siguientes pasos:............................20

5.1.2 Diagramas del proceso.............................................................................................22

5.1.3 Balances del proceso................................................................................................25

5. DIMENSIONAMIENTO DEL CUARTO DE REFRIGERACIÓN.........................................................26

5.2 Aislamiento térmico del cuarto de congelación...............................................................27

6 CONCLUSIONES........................................................................................................................30

7 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.................................................................................................30

INTRODUCCIÓN

Los productos cárnicos son todos aquellos que están elaborados a partir de la carne y/o viseras comestibles de animales de abasto, aves y caza autorizados. EL sometimiento de estos a un tratamiento térmico y posterior enfriamiento, permite una reorganización estructural, la coagulación de proteínas y la estabilización de la emulsión. De esta forma se obtiene un producto con especiales características organolépticas (consistencia, textura, color y aroma) cuya finalidad es la conservación del alimento, ya que las carnes se descomponen con facilidad y rapidez si no se aplican medidas especiales (Alba et al., 2008). Los productos cárnicos se clasifican en dos tipos: productos cárnicos procesados crudos frescos o congelados o pre cocidos congelados o no, dentro del cual se encuentra la carne hamburguesa y productos cárnicos procesados crudos madurados o fermentados o ambos, dentro del cual se encuentra el jamón (ICONTEC, 2008).

Las materias primas comúnmente empleadas son las siguientes, sin embargo, existen diferentes aditivos y formulaciones que se emplean según el producto que se esté fabricando, como la hamburguesa o el jamón (Alba et al., 2008).

Materias primas de origen cárnico: Son las carnes obtenidas de las diferentes especies de animales de abasto, como partes comestibles y la grasa (Rodríguez, 2002).

Carne magra

La carne es el tejido muscular de los animales de abasto, utilizada en forma directa, fresca o procesada. Es el componente básico en la dieta humana por su aporte de proteínas. Las proteínas presentes en ella se clasifican en miofibrilares (actina, miosina, troponina y tropomiosina) y sarcoplasmaticas, las primeras son las de mejor funcionalidad cárnica, dada su capacidad ligante representada en una alta capacidad para retener agua, emulsificar grasa y solubilizarse en soluciones salinas, las segundas, cumplen con el papel de transportar el oxigeno y por ende son las responsables directas del color de la carne (Ramírez et al., 2006). La carne magra es la materia prima más importante y mayoritaria para la elaboración de productos cárnicos, por ende, determina la calidad de estos. Además, le brinda a los productos propiedades organolépticas como el color y el sabor, la capacidad de absorción y retención de agua, de emulsificación de lípidos y de solubilización en soluciones salinas (Rodríguez, 2001; Rodríguez, 2002).

Grasa

Es el tejido adiposo de los animales de abasto (Rodríguez, 2002), esta puede entrar a formar parte de la masa del embutido bien infiltrada en los magros musculares. Se trata de un componente esencial de los embutidos, ya que les aporta determinadas características que influyen de forma positiva en su calidad sensorial, como dar sabor, aroma, color y jugosidad a los productos cárnicos (Rodríguez, 2002). Es importante la elección del tipo de grasa, ya que una grasa demasiado blanda contiene demasiados ácidos grasos insaturados que aceleran el enranciamiento y con ello la presentación de alteraciones de sabor y color, motivando además una menor capacidad de conservación (Effiong, 2005).

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Materias primas no cárnicas: Son otras materias primas o ingredientes necesarios en la elaboración de productos cárnicos.

Los aditivos

Son sustancias de uso permitido por el Ministerio de Salud o las autoridades encargadas, cuya acción es intencional con un fin tecnológico y en ocasiones organoléptico. Los aditivos causan alteraciones positivas en la carne, como el mejoramiento del poder de conservación, el aroma, el color, el sabor y la consistencia. Además, contribuyen para obtener un mayor rendimiento en peso, por su capacidad fijadora de agua (Effiong, 2005).

Sal común (NaCl)

Es un ingrediente básico en la mayoría de los productos cárnicos. Dentro de sus propósitos esta que prolonga la conservación del producto, al actuar como conservante; mejora el sabor y la coloración; aumenta el poder de fijación de agua, es decir, aumenta la capacidad de retención del agua de las proteínas, al extraer las proteínas solubles de la carne, al bajar el punto isoeléctrico de las proteínas y al aumentar el poder emulsificante de las mismas, y favorece la penetración de otras sustancias. En productos madurados, actúa sobre los procesos físicos, bioquímicos y microbiológicos y como agente del sabor. La sal retarda el crecimiento microbiano. (Rodríguez, 2002; Rodríguez, 2001; Effiong, 2005)

Fosfatos (Polifosfatos P2O5)

Son sales obtenidas de algunos ácidos fosfóricos. Su principal función es la retención de agua de los productos, al contribuir en la solubilización de las proteínas cárnicas, lo que le ofrece una estructura elástica y agradable al producto terminado. Además, actúan como emulsificante de la grasa, disminuyen las pérdidas de proteínas durante la cocción y reducen el enrojecimiento. Los fosfatos permiten que los jamones cocidos aumenten de 5-10% en peso, que la superficie de corte permanezca seca y que las rebanadas sean lisas y regulares (Rodríguez, 2002).

Antioxidantes

Son sustancias que impiden la acción del oxigeno (O2), por lo tanto, impiden la oxidación o enranciamiento de las grasas, aceleran la formación de aromas y evitan la decoloración de la carne durante el almacenamiento. Además, disminuyen el contenido nitritos residuales en el producto final. Los antioxidantes más empleados en este tipo de productos son el acido ascórbico y el eritorbato de sodio (Rodríguez, 2001; Alba et al., 2008).

Otros conservantes

El sorbato de potasio se utiliza para inhibir el crecimiento de hongos y levaduras que pueden crecer sobre la superficie del producto (Ramirez et al., 2006).

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ColorantesSon preferiblemente de origen vegetal, modifican el color de los productos cárnicos a la tonalidad deseada (Alba et al., 2008).

AglutinantesSon sustancias que se esponjan al incorporar agua, lo que facilita la capacidad fijadora de agua; también mejoran la cohesión de las partículas de los diferentes ingredientes. Entre estos están, sémola de cebada o de trigo, harina de roya, gelatina, huevos ().

Proteínas vegetalesLa función principal es reemplazar una parte de la carne de la formulación para bajar los costos de producción, sin disminuir la calidad nutricional del producto (Rodríguez, 2002).

Harinas y almidones vegetalesTienen una función aglutinante y de relleno en las formulaciones, que le confiere una mejor consistencia al producto cárnico. El porcentaje máximo permitido por la legislación Colombiana es del 10%. Las harinas y almidones más utilizados son los de trigo, maíz y papa (Rodríguez, 2002).

AzucaresLos azúcares más comúnmente adicionados a los embutidos son la sacarosa, la lactosa, la dextrosa, la glucosa, el jarabe de maíz, el almidón y el sorbitol (Effiong, 2005). Contribuyen para mejorar el sabor y aroma de los productos, también facilitan la penetración de sal y enmascaran su sabor, los azucares son el alimento para los microorganismos que actúan en la fermentación de productos cárnicos madurados, ya que sirven de fuente de energía para las bacterias ácido-lácticas (BAL) que a partir de los azúcares producen ácido lácticos, reacción esencial en la fase de reposo en la elaboración de productos cárnicos (Rodriguez, 2002; Rodriguez, 2001; Effiong, 2005).

Condimentos o especiasSon sustancias aromáticas de origen vegetal, las cuales se adicionan para acentuar los aromas propios de la carne y para conferirles aromas y sabores característicos. Además, actúan como conservantes (Rodriguez, 2002; Rodriguez, 2001; Effiong, 2005).

Agua - hieloEste es uno de los ingredientes más importantes en la elaboración de productos cárnicos. Ayuda a disolver la sal y demás ingredientes, contribuye a la estabilidad de las emulsiones cárnicas al mantener baja la temperatura de la masa y disminuye los costos de producción (Rodríguez, 2002).

Humo liquidoEl humo tiene sustancias que ejercen acción bactericida y proporcionan a la carne un color, olor y sabor característico. El humo es producido por la combustión de la madera dura como el roble, cedro y el olmo. Este humo se deposita en la superficie del producto y las sustancias desinfectantes penetran en la carne ejerciendo una acción bactericida (Rodríguez, 2002).

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En el mercado actual, se ha cambiado el concepto de producción orientado a la cantidad por un mercado de alimentos de calidad (Macedo et al., 2000). La justificación más importante es que se hace indispensable considerar el control de los agentes productores de enfermedades transmitidas por alimentos (ETA), ya que varias especies de animales son el reservorio de los más importantes agentes causantes de estas enfermedades, especialmente, salmonella, campylobacter y listeria, y es sabido que el control de cualquier enfermedad debe ser considerado desde el proceso de producción. Igualmente, hay varias evidencias que apuntan al ganado y al porcino como reservorio de agentes patógenos transmisibles por los alimentos, debido a que varios estudios de exposición, han ligado de forma epidemiológica al consumo de alimentos de origen animal con enfermedades de transmisión animal especificas. El aislamiento de patógenos alimentarios potenciales obtenidos de estos alimentos, ha demostrado que dichos patógenos comparten huellas genéticas indistinguibles similares a aquellas encontradas en ETA en los humanos. Uno de los planes implementados en las industrias alimentarias, es el plan de buenas prácticas de manufactura (BPM), sin embargo, hay un gran número de agentes que rara vez producen signos de enfermedad que serian notados en las inspecciones y de esta manera, hay un incremento de las preocupaciones con la sanidad y la calidad de los productos cárnicos en la cadena de producción, es por eso que se deben tener en cuenta los nuevos acercamientos a la sanidad y la calidad de los alimentos (Alba et al., 2008).

La utilización del sistema HACCP en el proceso se quiere llevar a cabo debido a los cambios internacionales y a las demandas del consumidor, no solamente por la obtención de alimentos económicos, sino saludables, de buen gusto y garantizando el bienestar tanto del consumidor como del medio ambiente. El sistema HACCP es una estrategia de prevención que prioriza el aspecto sanitario, cuyo objetivo es garantizar la inocuidad de los alimentos para el consumo humano. Además, es una estrategia preventiva dirigida a todos los factores de contaminantes, supervivencia y crecimiento de microorganismos, persistencia de productos químicos y presencia de elementos físicos. En la actualidad, este sistema es utilizado y reconocido en el ámbito internacional para asegurar la inocuidad de los alimentos y ha sido propuesto por la Comisión conjunta FAO/OMS del Codex Alimentarius. En los países donde se ha implementado la inspección obligatoria, este procedimiento de aseguramiento en el beneficio y las medidas para sanidad que buscan incrementar los estándares de higiene, han llevado a una remarcada disminución de las enfermedades alimentarias transmitidas por la carne. En el ámbito nacional, el sistema se ha venido aplicando a la industria alimentaria en la elaboración y fabricación de varios alimentos con buenos resultados (Alba et al., 2008).

El propósito de diseñar este sistema para el proceso de producción, es que brinda una contribución al mejoramiento de la producción de la carne hamburguesa y el jamón. Igualmente, resuelve el interrogante de los peligros y los puntos críticos de control indispensables para garantizar a los consumidores y consumidores potenciales un producto de la mejor calidad (Alba et al., 2008).

Lactato de sodio Productos de lactato con tres cationes diferentes (calcio, potasio y sodio) están disponibles comercialmente. La aplicación de estos lactatos a producto cárnicos depende de un equilibrio entre el costo y la funcionalidad. Lactatos exhiben propiedades antibacteriales contra microflora no patogénicos (Chen, 1992) y patógeno (Maca, 1999). Además, el ion lactato parece promover la

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estabilidad del color, así que lactato es un solo ingrediente que puede dirigirse tanto a la seguridad como la calidad del producto. Se ha demostrado que el lactato de sodio inhibe el crecimiento de un amplio rango de bacterias gram-positivas, gram-negativas, microorganismos putrefactores y bacterias patógenas. Estudios en su actividad específica han indicado que la acidificación intracelular y la transferencia de protones por medio de la membrana celular interfieren con el metabolismo de las bacterias (Tan, 2002).

1. DESCRIPCIÓN DE LOS PRODUCTOS

Actualmente, la demanda de productos cárnicos se ha incrementado debido a que el estilo de vida de las personas es cada vez más acelerado, por ende se hace necesario hacer productos de la mejor calidad implementando un sistema de calidad denominado HACCP en la producción de los dos productos. Además, los consumidores exigen calidad nutricional en estos productos, es por eso que se evita al máximo el uso de las sales nitratos, reemplazando su función con otras sales que no traen problemas en el consumo humano.

1.2. Carne hamburguesa

La hamburguesa es un producto cárnico crudo, no embutido, que se moldea en forma circular para posteriormente congelarse. Este producto es importante por su gran aceptación y consumo, que permite obtener un producto cárnico rápido (Rodríguez, 2002). La tabla 1 muestra los ingredientes y su composición.

Tabla 1. Composición de los ingredientes y formulación por cada 100gComposición de la carne para hamburguesa

INGREDIENTES Sólidos (%) H. Carbono (%) Proteína (%) Agua (%) Cenizas (%) Lípidos(%) Formulación (%)

Carne 26 0 20,5 74 1,3 4,2 100

Grasa de cerdo 99 0 0 1 0 99 8

Agua fría 0 0 0 100 0 0 8,59

Proteína de soya 94,5 0,7 90 5,5 3 0,8 3

Harina de trigo 89,1 76,8 6,9 10,9 1,6 3,8 5

Ajo 29,7 23 5,3 70,3 1,1 0,3 0,46

Cebolla 7,8 5,1 1,4 92,2 1,1 0,2 1,5

Salmuera 53,27 0 0 46,73 53,27 0 9,6

Pimienta negra 83,33 38,31 10,9 16,67 30,82 3,3 0,11

Humo liquido 0.01 0 0 0 0.01 0 0,01

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1.3. Jamón tipo york o prensado

Según la NTC 1325 se denomina al jamón como un producto cárnico procesado, cocido, embutido, moldeado o prensado, elaborado con musculo sea este entero o troceado, con la adición de sustancias de uso permitido. Se excluyen los sistemas cárnicos homogeneizados. El producto elaborado hace referencia a la especie animal empleada (ICONTEC, 2008). Específicamente, el jamón york es un jamón batido, al cual se le adicionan sales de cura, que le confiere unas características agradables y de conservación. Es un producto cárnico escaldado y no embutido, su forma particular la proporciona un molde metálico rectangular (Rodríguez, 2002). La tabla 2 muestra la composición y formulación del proceso del jamón.

Tabla 2. Composición de los ingredientes para la elaboración de jamón

INGREDIENTES Sólidos (%) H. Carbono (%) Proteína (%) Agua (%) Cenizas (%) Lípidos(%)Formulación (%)

Carne de cerdo 28,3 0 20 71,7 0 8,3 10O

Agua pasteurizada 0 0 0 100 0 0 25

Almidón de trigo 86,6 86,1 0,4 99,99 0 0,1 1

Proteína de soya 94,5 0,7 90 5,5 3 0,8 2

Maltodextrina 0 0 0 0 0 0 0

Dextrosa 0 0 0 0 0 0 0

carragenina 82 66 0,6 18 15 0,4 1

Sal 99,8 0 0 0,2 99,8 0 1,7

Ajo 0 0 0 0 0 0 0,00

Cebolla 7,8 5,1 1,4 92,2 1,1 0,2 0,50

Pimienta 7,9 6,43 0,89 92,1 0,39 0,19 0,50

Polifosfato de sodio 99,8 0 0 0,2 99,8 0 0,50

Sorbato de potasio 99,8 0 0 0,2 99,8 0 0,50

benzoato de sodio 0 0 0 0 0 0 0,00

diacetato de sodio 0 0 0 0 0 0 0,00

nitrito de sodio 99,8 0 0 0,2 99,8 0 0,50

glutamato de sodio 99,8 0 0 0,2 99,8 0 0,50

Eritorbato de sodio 99,8 0 0 0,2 99,8 0 0,05

Sal 99,8 0 0 0,2 99,8 0 0,213

Agua pasteurizada 0 0 0 100 0 0 18,74

Salmuera 0 0 0 0 0 0 25

El producto final tendrá un peso de 25g cada tajada de jamón y de 500g el paquete que contiene 20 jamones.

2. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN

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Para determinar la capacidad de producción, se realizó un estudio de mercado, tomando los valores de la demanda, la oferta, la disponibilidad de las materias primas y la competencia del sector. La localización física o espacial de la planta de producción es en la zona industrial de Acopi, vía Cali-Yumbo, al norte de la ciudad Santiago de Cali, Valle del Cauca. La figura 1 muestra el mapa de la localización de la planta.

Figura 1. Localización espacial de la empresa

2.2. Determinación de la capacidad para la línea de producción de carne hamburguesa

En el 2011 se estimó que las ventas de hamburguesas llagaría a 2’173.000.000.000 (dos billones

ciento setenta y tres millones de pesos) en Colombia. Una hamburguesa en Colombia en promedio tiene un valor en el mercado de 7,000 (siete mil) pesos, dejando como estimado una venta de 310.428.571 unidades de hamburguesa por año.

El 0,4607% de las ventas de hamburguesa corresponden a las ventas en la ciudad de Cali respecto a toda Colombia, arrojando un valor de 58’981.429 unidades vendidas por año (cincuenta y ocho millones novecientos ochenta y un mil cuatrocientos veintinueve unidades por año). Se tomó la decisión de satisfacer el 12% de la demanda de carne hamburguesa en la ciudad de Cali, arrojando un estimado de 371.583 unidades por año con una línea de producción de 336 días al año y 22 horas al día. El peso promedio de una unidad carne para hamburguesa a producir es de 100g, obteniendo una producción de 95,75 Kg/hora correspondiente a 958 unidades / hora de carne para hamburguesa.

2.3. Determinación de la capacidad para la línea de producción de jamón

Según la encuesta anual manufacturera del DANE (Departamento Administrativo Nacional de Estadísticas), para el 2011 la producción de jamón a nivel local será de 5657000 jamones/año, de lo cual, la empresa va a producir el 12% de la producción local, lo que corresponde a 678840 jamones/año, por lo tanto, la empresa tendrá una capacidad de producción de 92 jamones/hora,

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que según la misma encuesta se vendería a nivel local en las tiendas y los supermercados existentes. El proveedor de la carne es la empresa Cialta, que cuenta con la cantidad requerida de la materia prima y además implementa el plan HACCP dentro de su proceso de producción, permitiendo así obtener un jamón de la mejor calidad gracias a la trazabilidad.

3. RESULTADOS

3.2. Línea de producción de carne hamburguesa

3.2.1. Proceso de elaboración de carne hamburguesaPara llevar a cabo la elaboración de la carne hamburguesa se siguen los siguientes pasos.

3.2.1.1. Recepción de materias primas

En esta etapa se evalúa el color, olor, textura y grado de maduración media de la carne; deben tener un pH de 5.8 a 6.2 y baja cantidad de grasa higiénica. También se debe verificar el peso y el tipo de destazadura, que generalmente es brazo o paleta con un porcentaje de grasa entre el 20-30%.

3.2.1.2. Selección y clasificación Se selecciona la carne con bastante tejido conectivo. Se elimina el hueso, los ganglios y otras partes no aptas (Rodríguez, 2002). Los ingredientes necesarios para la elaboración de la carne tipo hamburguesa y su respectivo porcentaje son: carne magra de res (70%), grasa de cerdo tocino (10%), agua bien fría (15%), harina de trigo (5%) para un total de 100%, a este se le debe adicionar 1% de condimento unipack para hamburguesa y 1% de perejil liso y cebolla cabezona. Se deben medir cuidadosamente todos los ingredientes haciendo uso de una balanza industrial, eliminar los tejidos no aptos, grasa, hueso, carne no madurada por 1 a 2 días a 4°C (Rodríguez, 2001).

3.2.1.3. Troceado

Se cortan cubos de 8cm de lado, teniendo en cuenta la capacidad del molino. El troceado tiene como finalidad facilitar el curado de la carne, al tener una mayor superficie de contacto de las sales con esta y permitir el molido de la carne (Rodríguez, 2002).

3.2.1.4. Presalado

Sobre el peso total de la carne y grasa se agrega un 2% de sal común, se mezcla homogéneamente. Posteriormente se coloca en un recipiente en refrigeración (Rodríguez, 2002).

3.2.1.5. Reposo – curado

La carne se coloca en refrigeración a 4°C durante 18 a 24 horas (Ramírez et al., 2006).

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3.2.1.6. Molido

Cuando se adiciona grasa como ingrediente de la hamburguesa, se muele dos veces la grasa con un disco de 10 a 5mm, posteriormente se muele la carne una vez con disco de 10mm y luego dos veces con el disco de 5mm, teniendo cuidado de no calentar la carne, lo que se puede evitar adicionando hielo entre cada molida y moler la carne bien fría (Rodríguez, 2001).

3.2.1.7. Mezclado de ingredientes

Para obtener una masa viscosa, que compacte con la cocción, se mezcla la carne pre-salada y molida con agua fría para extraer la proteína (sustancia viscosa), luego se adicionan los condimentos y aditivos, agua fría y grasa molida, se mezcla hasta obtener una pasta homogénea, se adiciona el resto de agua fría de la formulación y por último se agrega harina de trigo. Se debe tener cuidado que la pasta no se caliente (Rodríguez, 2002).

3.2.1.8. Moldeado. Para dar la forma y uniformidad a las hamburguesas, se pesan y se moldean manualmente, se realiza con una maquina moldeadora de hamburguesas con moldes de diferentes diámetros, para los tamaños deseados. El peso es de 120 gramos por unidad (Rodríguez, 2002).

3.2.1.9. Empaque

Se lleva a cabo en cajas de cartón con recubrimiento plástico interior. Como la pasta de una hamburguesa se puede compactar con otra, se deben separar con láminas de papel parafinado para alimentos, que sea inerte. En una caja se empacan 12 hamburguesas (Rodríguez, 2002).

3.2.1.10. Control de calidad

Se debe verificar el peso, tamaño, forma y las propiedades organolépticas, color, olor, sabor, textura y se revisa el cerrado de la caja de empaque (Rodríguez, 2002).

3.2.1.11. Almacenamiento

Una vez empacadas las hamburguesas se colocan en un cuarto de congelación a -18°C durante 30 a 60 días (Rodríguez, 2002).

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3.2.2. Diagramas del proceso

Tabla 3. Descripción de los códigos mostrados en el diagrama de bloques (Ver Figura 2)

Figura 2. Diagrama de bloques para la elaboración de carne tipo hamburguesa

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Figura 3. Diagrama de flujo del proceso de producción de carne

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3.2.2.1. Balance de masa

Para el balance de masa se despreció las primeras operaciones de deshuese, limpieza externa e interna. Se realizó un curado inyectando una solución salina (salmuera) a la carne que entra como materia prima para mejorar la calidad de la carne, éste proceso tiene un periodo de tiempo de 24 horas que se denota en la tabla 5 como reposo, al terminar el proceso de reposo la carne es molida y llevada a la mezcladora para ser agregados los ingredientes que le van a dar la textura característica al producto, dentro de los ingredientes se adiciona proteína de soya, harina de trigo, ajo, cebolla cabezona, pimienta negra y humo liquido, al estar la mezcla lista se pasa a moldear compactándola para ser empacada y congelada al final del proceso.En la siguiente tabla 4 muestra las corrientes del proceso, su composición en fracción de sólidos y contenido de humedad.

Tabla 4 .Balance de masa del procesoMasa total (Kg) Sólidos (Kg) Sólidos (%) Humedad (Kg) Humedad (%)

Corriente 3: CarneCarne 67.024 17.426 26 49.598 74

Corriente 4 : SalmueraSalmuera 6,434 3.427 53.27 3.007 46.73

Corriente 5 : Carne inyectada con salmueraCarne inyectada con salmuera 73.459 20.854 28.39 52.605 71.61

Corriente 6 : AguaAgua 2.011 0 0.00 2.011 100

Corriente 7: Carne molidaCarne molida 71.448 20.854 29.19 50.594 70.81

Corriente 8: IngredientesIngredientes 24.301 13.853 42.99 10.448 57.01

Corriente 9 : Emulsión de carneEmulsión de carne 95.749 34.707 36.25 61.042 63.75

Corriente 10 : Carne para hamburguesaPorciones de carne para

hamburguesa95.749 34.707 36.25 61.042 63.75

3.2.2.2. Balances de energía

Para realizar los balances de energía se halló en cada etapa como el curado, molienda y mezclado de ingredientes los calores requeridos para el proceso. la tabla 5 indica el calor requerido en el proceso.

Tabla 5. Calor requerido en el procesoTemperaturas

(⁰C)Kilogramos de la operación Balance de calor

(kJ/h)10 Curado 73,46 -9.133,5 Molienda 71,45 3,644,3 Mezclado con ingredientes 95.75 476,09

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4. DISEÑO DEL CUARTO FRÍO

4.1 Dimensionamiento del cuartoLa carne tiene un tamaño de 10 cm de diámetro y 1,24 cm de espesor para cumplir con los gramos estipulados para el producto que son de 100g. La carne para hamburguesa es empacada en material plástico de poliuretano de vinilo empacado al vacío, este a su vez es embalado en cajas de cartón corrugado con dimensionamiento como muestra la tabla 6. En las cajas de cartón se empacan 4 unidades, lo cual indica que se requieren 234 cajas para empacar las 958 unidades de carne por hora de producción. Para hacer más eficiente el proceso de transporte de almacenamiento las cajas de cartón se transportan en canastas plásticas de polipropileno, en cada canasta caben 26 cajas de cartón, necesitando 9 canastas para transportar el producto por hora, éstas canastas son llevadas al cuarto frio y abordadas en estanterías de acero inoxidable con 11 divisiones y cada división con capacidad para 4 canastas. El cuarto contiene 32 estanterías distribuidas 8 a lo ancho y 4 a lo profundo.

Tabla 6. Dimensionamiento del interior de cuarto de refrigeración

Embalaje Largo (m) Ancho (m) Alto (m) Masa (Kg)

Envase plástico primario0.102 0.102 0.014 0.004

Caja cartón corrugado 0.220 0.350 0.120 0.035Cestas Plásticas 0.595 0.397 0.127 1.250Estantería 1.900 0.600 2.500 30

Para el dimensionamiento del cuarto frio se tuvo en cuenta los espacios de los pasillos dejando 0,9 metros entre estanterías y una distancia de 0,1 metros entre las paredes y los estantes, también se mantuvo una diferencia de 0,5 metros entre las estanterías y el techo, el dimensionamiento encontrado se muestra la tabla 7.

Tabla 7. Dimensionamiento del cuanto de congelación Dimensiones Largo (m) Ancho (m) Alto (m) Volumen (m3)

Cuarto de congelación internamente 8.700 11.300 3,000 294.93Cuarto de congelación externamente 9.167 11.767 3.182 343.24

Las paredes fueron diseñadas cumpliendo con el área interna requerida para el aislamiento térmico del cuarto de congelación, también de acuerdo a las capas de aislamiento con acero inoxidable, concreto y poliuretano la tabla 8 y 9 muestra cada dimensión de las paredes, techo y suelo según su posición.

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Tabla 8. Dimensionamiento paredes Dimensiones Largo (m) Espesor (m) Alto (m) Área (m2)Pared frontal (sin puerta) 11.767 0.233 3 31.701Pared Posterior 11.767 0.233 3 35.301Pared lateral izquierda 9.167 0.233 3 27.501Pared lateral derecha 9.167 0.233 3 27.501

Tabla 9. Dimensionamiento techo y suelo Dimensiones Largo (m) Ancho (m) Espesor (m) Área (m2)

Suelo 9.167 11.767 0.410 107.868Techo 9.167 11.767 0.182 107.868

4.2 Aislamiento térmico del cuarto de congelaciónPara la fabricación del cuarto de congelación se decidió utilizar para las paredes paneles prefabricados, que nos permite bajar costos y garantizar calidad, al disminuir el tiempo e incursionar en las nuevas tendencias.

Las paredes del cuarto frio se aislaron con tres materiales diferentes como muestra la tabla 10. Al suelo se le agrega una capa de cerámica antibacterial en la superficie. Tanto al suelo como al techo se les realizara una losa de concreto para dar más resistencia al cuarto, debido a que se manejara un peso considerable dentro del cuarto. En la tabla 10 se muestra el espesor y la conductividad térmica de cada material especificado para el aislamiento térmico del cuarto de congelamiento.

Poliuretano expandido

Se uso poliuretano porque es uno de los más simples y completos en el mercado del aislamiento debido a su auto adherencia a todo tipo de superficies, las cuales solo deben de estar limpias y secas a una temperatura no inferior a 10 °C.

Esta auto adherencia y el hecho de que el poliuretano se forma en el momento y en el sitio de la aplicación hace que se pueda aplicar sobre todo tipo de formas (planas, esféricas, curvas, etc.. tanto por el lado exterior como por el interior).

Una vez aplicado el poliuretano, se reducen considerablemente los fenómenos de expansión y de contracción de las superficies por cambios en la temperatura ambiente y la humedad reduciendo considerablemente las cargas por estos conceptos y aumentando la resistencia de los materiales de construcción.

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http://www.construfoam.com.mx/productos/aislantes/aister.html#Poliuretano



Tabla 10. Materiales del cuarto frio Material Espesor (m) Conductividad térmica (W/mK)

ParedesA: Acero inoxidable 304 calibre 16 0.00152 16.3

B: Poliuretano 0.23 0.026C: Acero inoxidable 304 calibre 14 0.0019 16.3

SueloA: Concreto 0.15 1.047

B: Poliuretano 0.23 0.026C: Cerámica antibacterial 0.03 0.81

TechoA: Concreto 0.08 1.047

B: Poliuretano 0.1 0.026C: Acero inoxidable 304 calibre 14 0.0019 16.3

Se decidió utilizar una puerta aislada térmicamente, impermeabilizada con acero inoxidable 304 y acabado en poliéster. Además con cortina plástica para disminuir la transferencia de calor desde el exterior cuando la puerta este abierta. Las indicaciones de la puerta están plasmadas en la tabla 11.

Tabla 11. Materiales de las paredesMaterial Espesor (m) Conductividad térmica (W/mK)

Puerta

A=Poliéster 0.0006 0.2B= Acero inoxidable calibre 14 0.0019 16.3

C= Poliuretano 0.1 0.026D=Acero inoxidable calibre 14 0.0019 16.3

E= Poliester 0.0006 0.2

4.3 Cargas del sistema de congelación

Se determino cada una de las cargas de calor por semana generadas por el producto, empaque, canastas, personal, sistema de alumbrado, paredes, techo, suelo y puerta.

La tabla 12 indica el calor específico del producto por encima del punto de congelación, además la tabla 13 indica la determinación de la densidad producto antes de congelar.

Tabla 12. Calor especifico del producto a 10°C antes de congelarComponente Cpi (Btu/lb°F) Xi*Cpi Cp(Btu/lb°F) Cp (kJ/kg K)

Agua 0,997 0,636

0,784 3,281Proteína 0,483 0,049

Grasa 0,477 0,040Carbohidratos 0,374 0,040

Cenizas 0,265 0,018

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Tabla 13.Densidad del producto a 10°C antes de congelarComponente ρi (lb/ft3) Xi/ρi ρ(lb/ft3) ρ (kg/m3)

Agua 62,230 0,010

0,014 1029,52Proteína 82,700 0,001


Cenizas 151,133 0,001

Ca=0.37+0.30 XS−[ LO ( Xwo−Xb ) (T f−32 )(T−32 )2 ] (1)

Con la ecuación x se determino el calor específico del producto congelado, donde:

XS= Fracción de masa de los sólidosLo= Calor latente de fusión del agua 134,4 BTU/LbXw0= Fracción de aguaT= temperatura del alimentoTf= Temperatura inicial de congelaciónXb= 0.4 XP

El calor especifico del alimentos congelado es 2.646 kJ/kg K

La tabla 14 muestra la densidad de cada componente del alimento al ser congelado además de la densidad del producto a -18°C.

Tabla 14.Densidad del producto a -18°C antes de congelarComponente ρi (lb/ft3) Xi/ρi ρ(lb/ft3) ρ (kg/m3)

Hielo 57,387 0,0100

0,005 2757,120

Agua 62,172 0,0012Proteína 83,606 0,0012


Cenizas 151,62 0,0005

En la tabla 15 se muestra el calor a retirar del empaque, ya que producto es empacado en un empaque plástico de polipropileno de vinilo para proteger, alargar su vida anaquel y darle una presentación al producto.

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Tabla 15. Carga del envase plástico (polipropileno)Carga envase plástico

Capacidad calorífica (KJ/kg K)1,05

Masa (kg/h)3,83

T inicial (°K) T final (°K)283,15 255,15

Carga semanal (KJ)17295,24

La tabla 16 muestra el empaque de cartón corrugado con embalaje de cuatro unidades de carne para hamburguesa, la siguiente tabla muestra el calor a retirar de la caja de cartón.

Tabla 16. Carga del cartón corrugado de embalajeCarga envase Cartón


Masa (kg/h)8,38



En la tabla 17 se muestra la carga de calor generada por las canastas en las cuales están agrupadas las cajas de cartón. En cada canasta están agrupadas 26 cajas de cartón corrugado, y por hora se ingresan 9 canastas al congelador.

Tabla 17. Carga de canastasCarga canastas


Masa (kg/h)11.50



Para la carga generada por el personal se decidió ingresar 1 persona durante 15 minutos cada hora para poder almacenar las 9 canastas. El último día de la semana se tendrá dos personas más para poder sacar todo el producto generado durante la semana. En total el tiempo de estadía del

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personal al cuarto de congelamiento será 58.5 horas a la semana. En la tabla 18 se presenta la carga de calor generada por el personal a la semana.

Tabla 18. Carga de personalCarga personal

Calor por persona (BTU/hr)1300

Tiempo la semana (hr)58.5

Carga semanal (KJ)107668

La tabla 19 indica la carga generada por 5 lámparas cada una con 2 luminarias para un tolat de 10 luminarias. Se escogió luz fluorescente blanca de 100 watt.

Tabla 19. Carga de las luminariasCarga luminaria

Numero luminarias10

Lux requeridos100

Tiempo semanal (hr)44

Carga semanal (KJ)1111355

En la tabla 20 se muestra la carga de calor generada por las paredes, el suelo y el techo. Se presenta cada una de las resistencias para cada material, el coeficiente global de transferencia de calor, y la carga de calor total en toda la semana. Tabla 20. Carga de calor dado por las paredes, techo y suelo.

R1 (K/W) RA (K/W) RB (K/W) RC (K/W) R2 (K/W) U (W/Km2) Q (KW*hr)Pared frontal 9.013 X 10-4 2.942 X 10-6 2.791 X 10-1 3.677 X 10-6 5.258 X 10-4 0.112 2.396

Pared posterior 8.094 X 10-4 2.642 X 10-6 2.506 X 10-1 3.302 X 10-6 4.721 X 10-4 0.112 2.668Pared lateral

izquierda1.095 X 10-3 3.573 X 10-6 3.389 X 10-1 4.466 X 10-6 6.386 X 10-4 0.112 1.973

Pared lateral derecha 1.095 X 10-3 3.573 X 10-6 3.389 X 10-1 4.466 X 10-6 6.386 X 10-4 0.112 1.973Suelo - 1.328 X 10-3 8.201 X 10-2 3.434 X 10-4 1.545 X 10-4 0.111 11.021Techo 2.649 X 10-4 7.084X 10-4 3.566 X 10-2 3.302 X 10-6 1.545 X 10-4 0.252 18.594

Carga de las paredes semanal (KJ) 980406

La tabla 21 indica cada una de las resistencias dada a los materiales y el calor generado por la puerta.

Tabla 21. Carga en la puerta

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Carga de calor de la puertaR1 (K/W) 7.937 X 10-3

RA (K/W) 8.333 X 10-4

RB (K/W) 3.238 X 10-5

RC (K/W) 1.068RD (K/W) 3.238 X 10-5

RE (K/W) 8.333 X 10-4

R2 (K/W) 4.629 X 10-4

U (W/Km2) 0.257Q (KW*hr) 0.632

Q (KJ) 15920.59

El calor a retirar del alimento se muestra en la tabla 22, este calor se calculo por la cantidad de producto que se almacena semanalmente, también se calculo el calor a retirar por hora.

Tabla 22. Carga a retirar del producto

Carga (KJ/h) (J/seg) o (Watt)Calor a retirar de carne 28092,19 7803,39Carga a retirar semanal del la carne para hamburguesa (kJ)

4326197,54

La carga que se genera dentro del sistema de congelación tiene que ser retirada, para ello se suman todas las cargas dentro del congelador y se halla el calor del evaporador, con el fin de encontrar el flujo másico del refrigérate, después se calcula el calor del condensador y la potencia del compresor para mover el flujo del refrigerante. La tabla 23 ilustra dichas cargas.

Tabla 23. Cargas semanales del sistema de congelación y potencia del compresorEvaporador (kJ)

6553730,16 ∆ Hr(KJ/Kg) Cpr(KJ/Kg*K)

222,60 1,26T condensador (K) T evaporador (k)

308,15 238,15Flujo refrigerante (Kg/semana) Flujo refrigerante (Kg/h)

48663,23 289,66Condensador (kJ)

57962,53Potencia del Compresor (W)

18952,23

5 Línea de producción de jamón

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5.1.1 Proceso de elaboración del jamón

Para llevar a cabo la elaboración del jamón se siguen los siguientes pasos:

5.1.1.1 Recepción de la materia prima

Es la primera operación y una de las más importantes en la obtención de productos de buena calidad. Se observan las características físicas como el color, olor, textura, peso, cantidad de grasa y pH, el cual debe estar entre 5.8 a 6.2.

5.1.1.2 Limpieza externa

Se elimina el exceso de grasa, trozos de hueso y se realiza una frotis para desalojar la sangre de las arterias que pueden descomponer rápidamente las materias primas y el producto terminado (Rodríguez, 2002).

5.1.1.3 Deshuese

Se deshuesa totalmente la carne en una maquina especial (Rodríguez, 2002).

5.1.1.4 Limpieza interna

Para ofrecer una mejor presentación y conservación del producto terminado, se eliminan los cúmulos de sangre y grasa, los ganglios y el exceso de fascias, que acumulan agua y dan al producto una apariencia viscosa verdosa. Esta operación se realiza manualmente haciendo uso de operarios (Rodríguez, 2002).

5.1.1.5 Troceado

La carne se trocea en cubos grandes de 5 a 10cm de lado, para permitir un mayor contacto de la carne con la salmuera, esta se abre. Las partes con tejido conectivo se muelen para una mejor compactación del jamón (Rodríguez, 2002). Esta etapa determina en gran parte la textura final del producto y se lleva a cabo en una maquina denominada cutter o troceadora (Ramírez et al., 2006).

5.1.1.6 Formulación

La carne adecuada se pesa y sobre este se prepara la salmuera, cuya proporción es del 25%. Los ingredientes necesarios para la elaboración del jamón y su respectivo porcentaje son: carne magra de cerdo (100%), agua pasteurizada (25%), condimento (0.8%), almodón de papa (5%), sal nitrada (2.2%).

5.1.1.7 Adición salmuera

La salmuera se adiciona poco a poco, hasta total absorción de esta por la carne. Se realiza con mezcladores cárnicos (Rodríguez, 2002).

5.1.1.8 Masajeado

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Se hace mecánicamente para lograr una buena extracción de proteína, en un tumbler, que es una maquina mezcladora que está provista de una seria de paletas móviles unidas a un eje central (Ramírez et al., 2006) y que hace que la carne junto con la salmuera, se golpee contra las paredes del mismo y se libere las proteínas. El masaje ablanda la carne y libera la proteína lo que previene la separación del agua inyectada durante y después del proceso de cocción (Rodríguez, 2002). Tiene por objetivo lograr una distribución uniforme de os ingredientes cárnicos picados y de los aditivos alimentarios utilizados hasta obtener una pasta homogénea. Cada cierto tiempo de mezcla se toman muestras para controlar que se cumple con la formulación (Ramírez et al., 2002).

5.1.1.9 Reposo

La mezcla carne-salmuera se deja en reposo en refrigeración por un tiempo mayor 18-24 horas, para que reaccionen los diferentes componentes de la mezcla, como los nitritos y la hemoglobina, para obtener en el proceso final una mezcla homogénea.

5.1.1.10 Moldeado y prensado

Se realiza para darle forma, compactarlo y escaldarlo; se utilizan moldes metálicos con prensas que permiten una mayor compactación y cocción. Los moldes deben ser de acero inoxidable, materiales como el aluminio reaccionan con facilidad con los ácidos de la carne, produciendo sabores metálicos desagradables y que el aluminio que es toxico se adhiera al producto. El molde debe cubrirse con plástico para evitar el contacto directo de la carne con este y hacer fácil el desmolde.

5.1.1.11 Escaldado o cocción

Se realiza en marmitas con duchas de cocción a 73°C durante una hora por cada kilogramo de peso de la pasta moldeada, hasta alcanzar una temperatura o en el punto frio centro geométrico de la masa de 70°C. Es importante que la carne quede totalmente sumergida en el agua caliente.

5.1.1.12 Choque térmico o pasterización

Su función es eliminar los microorganismos resistentes al calor (termófilos), disminuir el calor para evitar la sobre acción del producto y enfriarlo para poderlo colocar en reposo en refrigeración. La temperatura en el punto frio debe ser de 20°C, para evitar la descomposición del producto y daños en el cuarto de refrigeración.

5.1.1.13 Reposo

Se debe dejar en refrigeración a 4°C durante 12 a 24 horas para que el jamón adquiera consistencia y así poderlo manipular y tajas fácilmente, también se logra una mejor homogenización de los ingredientes.

5.1.1.14 Desmolde

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EL producto frio compacto se saca del molde y del plástico, se retiran los sobrantes y se seca, con una toalla secante.

5.1.1.15 Tajado

Se realiza con una tajadora, que es una maquina que consta de un disco que va girando y un soporte en el cual se coloca la carne, que lleva la carne hacia la cuchilla. Se taja con un grosor de 2 a 3.5mm (Rodríguez, 2002).

5.1.1.16 Empaque y rotulado

Para la conservación y presentación del producto en el mercado, se utilizan empaques, preformados y trilaminados al vacio, que prolongas la vida útil del producto y ofrecen una presentación agradable a la vista del consumidor. El empaques al vacio se hace en una maquina que extrae del 90 al 99% de aire y sella inmediatamente.

5.1.1.17 Almacenamiento

Se coloca en cuartos fríos a 2°C; su duración está entre 30 días empacado al vacio, este tiempo también depende de la calidad de materias primas, del proceso y de las condiciones de higiene, aseo y mecánicas de los cuartos de refrigeración, es por ende que la empresa cuenta con personal especializado en limpieza y desinfección.

5.1.1.18 Control de calidadEn la evaluación del producto final, se observan las características de presentación, empaque, sellado, las nutricionales y organolépticas e higiénicas, que cumplan con los requisitos exigidos por el Ministerio de Salud pública y la NTC 1325.

5.1.2 Diagramas del procesoTabla 24 Descripción de los códigos mostrados en el diagrama de bloques (Ver Figura 4)

22

Figura 4. Diagrama de bloques para la elaboración de jamón.

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Figura 5. Diagrama de flujo del proceso de producción de Jamón

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5.1.3 Balances del proceso.

5.1.3.1 Balance de masa

Para el balance de materia se tiene en cuenta que la cantidad de agua evaporada en la cocción del alimento es del 4% y que el agua que ingresa al alimento en el choque térmico gracias a la humedad del cuarto donde este se efectúa es de 4.17%. La cantidad de agua deshidratada en el reposo es de 11%, lo que concuerda con la literatura, pues se deshidrata en el reposo del jamón de 6 a 17%.

Tabla 25. Balance de masa del procesoMasa total (Kg) Sólidos (Kg) Sólidos (%) Humedad (Kg) Humedad (%)

Carne de cerdo 7,00 1,981 0,283 5,019 0,717

Agua pasteurizada 1,312 0,000 0,000 1,312 1,000Sal 0,106 0,106 0,998 0,000 0,002Polifosfato de sodio 0,035 0,035 0,998 0,000 0,002Sorbato de potasio 0,035 0,035 0,998 0,000 0,002nitrito de sodio 0,035 0,035 0,998 0,000 0,002glutamato de sodio 0,035 0,035 0,998 0,000 0,002Eritorbato de sodio 0,004 0,003 0,998 0,000 0,002carragenina 0,070 0,057 0,820 0,013 0,180

Agua pasteurizada 1,750 0,000 0,000 1,750 1,000Sal 0,894 0,892 0,998 0,002 0,002Almidón de trigo 0,070 0,061 0,866 0,009 0,134Proteína de soya 0,140 0,132 0,945 0,008 0,055Cebolla 0,035 0,003 0,078 0,032 0,922Pimienta 0,035 0,003 0,079 0,032 0,921

Mezcla 11,555 3,378 0,292 8,177 0,708

Agua 1,319 0,000 0,000 1,319 1,000

Carne cruda 10,24 3,38 0,33 6,86 0,67

Carne en moldes 10,236 3,378 0,330 6,858 0,670

Agua 0,409 0,000 0,000 0,409 1,000

Carne cocida 9,827 3,378 0,344 6,449 0,656

Agua 0,409 0,000 0,000 0,409 1,000

Jamón en moldes 10,236 3,378 0,330 6,858 0,670

Jamón 10,236 3,378 0,330 6,858 0,670

Corriente 13: Jamón en moldes

Corriente 14: Jamón

Corriente 8: Carne cruda

Corriente 9: Carne en moldes

Corriente 10: Agua

Corriente 11: Carne cocida

Corriente 12: Agua

Corriente 3: Carne limpia

Corriente 5: Salmuera

Corriente 5: Ingredientes

Corriente 6: Carne con salmuera e ingredientes

Corriente 7: Agua

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4.3.2.2 Balances de energía

Para realizar los balances de energía se halló en cada etapa del proceso los calores requeridos, para el mezclado y el horneado, también se estableció la cantidad de agua a extraer en el horneado para que cumpliera con las normas técnicas colombianas (NTC-1363), los Cálculos se pueden ver en el anexo C.

Tabla 26. Balances de energía del procesoTemperaturas

(⁰C)Kilogramos de la operación Balance de calor

(kJ/h)75 Cocción 0,4 63747,712 Choque térmico 10,2 9,1

5. DIMENSIONAMIENTO DEL CUARTO DE REFRIGERACIÓN

5.1 Dimensionamiento del cuarto de refrigeración

Las lonchas de jamón tienen un tamaño de 10cm de lado y 3cm de espesor por unidad. Un jamón cuenta con 20 lonchas. Estos se empacan en material plástico de poliuretano de vinilo al vacío., que son embalados en canastas plásticas de polipropileno de 0,6m de largo, 0,4m de ancho y 0,3m de alto. En cada canasta caben 240 jamones, necesitando 2 canastas para transportar la producto por día, éstas canastas son llevadas al cuarto frio y abordadas en estibas de madera, donde se colocan doce canastas apiladas en cuatro columnas. Para un almacenamiento durante una semana y media.La masa obtenida al cabo de este tiempo se tiene en cuenta para calcular el calor que se transfiere debido al producto, la temperatura del ambiente exterior se supone uniforme igual a 10°C, pues el cuarto frio donde se almacena el jamón se encuentra totalmente dentro de la planta, sin alguna pared expuesta a temperaturas externas ambientales.Para el dimensionamiento del cuarto frio se tuvo en cuenta los espacios de los pasillos dejando 0,6 desde la pared lateral izquierda hasta las estibas y desde la pared posterior hasta las estibas, además, de unas distancia de 0,2 metros desde la pared lateral derecha hasta las estibas, 0,2 entre estibas y 0,2 metros desde la pared delantera hasta las estibas, y 0,65 metros desde el final de las columnas hasta el techo.

Tabla 27. Calor a retirar del productoProducto

Masa del producto (Kg) 9779,82Calor específico del producto Cp (KJ/Kg K) 3,24Temperatura del ambiente Ta (°C) 10Temperatura del cuarto T (°C) 2 Calor Qproducto (KJ) 253285,913

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5.2 Aislamiento térmico del cuarto de congelación

Para la fabricación del cuarto de refrigeración se decidió utilizar para las paredes paneles prefabricados, que permiten bajar costos y garantizar calidad, al disminuir el tiempo e incursionar en las nuevas tendencias.Las paredes del cuarto frio se aislaron con tres materiales diferentes como muestra la tabla 10. Al suelo se le agrega una capa de cerámica antibacterial en la superficie. Tanto al suelo como al techo se les realizara una losa de concreto para dar más resistencia al cuarto, debido a que se manejara un peso considerable dentro del cuarto. En la tabla 28 se muestra el espesor y la conductividad térmica de cada material especificado para el aislamiento térmico del cuarto de refrigeración.

Poliuretano expandido

Se uso poliuretano porque es uno de los más simples y completos en el mercado del aislamiento debido a su auto adherencia a todo tipo de superficies, las cuales solo deben de estar limpias y secas a una temperatura no inferior a 10 °C. Además, es amigable con el medio ambiente, al ser un material ecológico. Esta auto adherencia y el hecho de que el poliuretano se forma en el momento y en el sitio de la aplicación hace que se pueda aplicar sobre todo tipo de formas (planas, esféricas, curvas, entre otras, tanto por el lado exterior como por el interior). Una vez aplicado el poliuretano, se reducen considerablemente los fenómenos de expansión y de contracción de las superficies por cambios en la temperatura ambiente y la humedad reduciendo considerablemente las cargas por estos conceptos y aumentando la resistencia de los materiales de construcción.Para llevar a cabo el cálculo del calor transferido por las paredes, se tuvo en cuenta que las paredes cuentan con una capa de acero inoxidable, el aislante es de poliuretano ecológico de alta densidad y posterior otra capa interna de acero inoxidable. Para el suelo, se tiene en cuenta que este posee una capa además de lo anterior, de piso antibacterial, pero cuya resistencia es despreciable debido a que el espesor es muy pequeño. Las resistencia calculadas se hacen desde afuera hacia adentro, es decir, la resistencia 1 es la de la parte de afuera del cuarto frio, la resistencia A, se refiere a la resistencia que ejerce la primera capa de la pared de afuera hacia adentro a la transferencia de calor, y así sucesivamente hasta la resistencia 2, que es la resistencia que ejerce la parte interior del cuarto a transferir calor. El calor total de transferencia debido a las paredes es la suma de cada calor calculado en la tabla 29, esto es, 0.555KJ.

Tabla 28. Materiales empleados en las paredes del cuartoMaterial Espesor (m) Conductividad térmica (W/m K)

Paredes, suelo y techo

A: Acero inoxidable 304 calibre 16 0.00152 16.3B: Poliuretano 0.23 0.026

C: Acero inoxidable 304 calibre 14 0.0019 16.3

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Tabla 29.Coeficiente global de transferencia de calor, resistencias y calor de pared en el cuarto frio

Resistencias Coeficiente global

Calor

R1 (K/W) RA (K/W) RB (K/W) RC (K/W) R2 (K/W) U (W/m2 K) Q (KJ)Pared frontal 0,004 0,00004 3,960 0,00005 0,004 0,113 0,048Pared lateral izquierda 0,001 0,00001 1,346 0,00002 0,001 0,113 0,142Pared lateral derecha 0,001 0,00001 1,346 0,00002 0,001 0,113 0,142Pared posterior 0,002 0,00002 2,296 0,00003 0,002 0,113 0,083Suelo 0,001 0,00001 1,009 0,00001 0,001 0,113 -0,047Techo 0,001 0,00001 1,009 0,00001 0,001 0,113 0,190

5.3 Cargas en el cuarto de refrigeración

Para calcular el calor cedido por el personal que ingresa al cuarto frio durante el día, como se muestra en la tabla 30, se supone que se requieren de dos operarios para cargar una canasta que contiene 240 jamones. El tiempo de estadía en el cuarto es de 0.167h por día.

Tabla 30. Calor por personaCalor equivalente por persona (BTU/h)

895

Número de personas 2tiempo de estadía (h) 0,167Calor Q (BTU) 298,33

3Calor Q (KJ) 314,76

0

El cálculo de calor por iluminarias se muestra en la tabla 31, para esto se supone que la lámpara a utilizar para el cuarto frio es fluorescente de 1.5 metros de largo, se requiere de una sola lámpara que se enciende durante el tiempo de estadía del personal dentro del cuarto, es decir 0.167h por día.

Tabla 31. Calor por iluminariasLámpara fluorescente (m) 1,5Potencia (W) 75tiempo de funcionamiento (h) 0,167Calor Q (BTU) 42,75Calor Q (KJ) 45,104

Para el cálculo de calor en el cuarto por aire, tabla 32, se tiene en cuenta que el aire se debe renovar cada 24 horas con el fin de mantener los jamones frescos y apetitosos para el usuario. Las propiedades del aire que se tienen en cuenta para el cálculo del calor del aire renovado son a 2°C, que es la temperatura dentro del cuarto.

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Tabla 32. Calor por aireTiempo para que se renueve el aire tar (h) 24Tiempo para que se renueve el aire tar (s) 1440Densidad del aire (Kg/m3) 1,310Calor especifico del aire (KJ/Kg K) 1,005Temperatura del ambiente Ta (°C) 10Temperatura del cuarto frio T (°C) 2Espacios vacios en el cuarto Є 0,179Volumen V (m3) 10,404Calor Qa (KJ) 0,815

Para el cálculo de transferencia de calor por ventilación, tabla 33, se tiene que la ventilación en el cuarto se lleva a cabo por medio de una convección forzada con un ventilador, la velocidad del aire se tomo de Alba et al, 2008 y los demás parámetros fueron calculados según las ecuaciones encontradas en Ashrae, 1998..

Tabla 33.Calor por ventilaciónVentilación

Velocidad superficial del aire u (m/s) 3Caída de presión del aire que fluye hacia el cuarto P (Pa) 0,234Tasa de flujo del aire circulado Fa (Kg/s) 12,024Potencia del ventilador Ef (KW*s) 2,147Calor por ventilación Q (KJ) 7,731

5.4 Ciclo del refrigerante R134a

Es de gran importancia tener en cuenta el ciclo que lleva a cabo el refrigerante dentro del cuarto frio, por ende, en la tabla 34, se muestran los calores de evaporación y condensación del mismo y el flujo del refrigerante. Se tiene en cuenta que las temperaturas de condensación y evaporación del refrigerante son -35 y 35°C para tener una temperatura interna del cuarto de 2°C.

Tabla 34. Calor en el ciclo del refrigerante

Calor de evaporación Qe (KJ) 253609,820 Calor latente de evaporación del refrigerante DHr (KJ/Kg) 231,640Calor latente de evaporación del refrigerante DHr (KJ/Kg) 231,640 Calor específico del refrigerante Cpr (KJ/Kg K) 1,256Calor específico del refrigerante Cpr (KJ/Kg K) 1,256 Temperatura de condensación Tc (°C) 35Temperatura de condensación Tc (°C) 35 Temperatura de evaporación Te (°C) -35Temperatura de evaporación Te (°C) -35 Tasa de flujo del refrigerante Fr (Kg/h) 1764,645Tasa de flujo del refrigerante Fr (Kg/h) 1764,645 Calor de condensación Qc (KJ) 373758,313

EVAPORACIÓN Y CONDENSACIÓN DEL REFRIGERANTE R134aEvaporación Condensación

5.5. Requerimientos energéticos en el cuarto de refrigeración

Principalmente, para análisis de costos, se calcula la energía total requerida por el cuarto frio.

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Tabla 35. Energía requerida en el cuarto frioCálculos de energía

Energía del compresor del refrigerante Ec (KW/h)

120148,493

Energía en el ventilador Ef (KW/h) 7,731

Requerimientos energéticos eléctricos (KW/h) 120156,224

6 CONCLUSIONES

Se hace indispensable la implementación de un sistema de control de calidad de los productos como lo es el HACCP.

Se hace necesario evitar el uso de nitratos, pues es un aditivo cancerígeno. La materia prima más importante, que es la carne magra, está disponible en las cantidades

requeridas según la capacidad de la planta. En el diseño de los cuartos tanto de refrigeración como de congelación, se debe tener

presente que la mayor carga de calor la genera el producto almacenado.

7 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. ASHRAE, C. 1998. Food process design. Versión PDF.2. ALBA, N., ALBA, C., DIAS, M., DURAN, E., DURAN, F., GUERRERO, K., DURAN, J., 2008.

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