UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD-IZTAPALAPA

J"DIVISION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE ING. DE PROCESOS E HIDRAULICA

"AREA DE INGENIERIA QUI

~~"DDL',SARRd)LLODE UNPROCESODEMICRO PS LACION PARA ESPECIES ACUICOLAS " 4

PROYECTO TERMINAL. QUE PRESENTAN:

" GONZALO HERNANDEZ TORRES MIGUEL ANGEL VILLEGAS LAFU

DESARROLLO DE UN PROCESO DE MICROENCA SIJLACION P A M ESPECIES ACIJICOLAS. P

OBJETIVOS:

a) IIETERMINAR QUE METODO DE MICROENCAPSULACION lWSULTA MAS ADEClJADO.

b) DETERMINAR LOS CRITERIOS QUE NOS PERMITAN EVALUAR LA ESTABILIDAD DE LAS MICROCAPSULAS.

c) SELECCIONAR Y DISEfiAR LA LINEA DE PROCESO PARA LA EIARORACION DE LOS MICROEMCAPSULADOS.

RESUMEN Y CONCLUSIONES

La acuacultura es una actividad relativamente novedosa que permite cultivar organismos acuáticos en condiciones controladas y en diversos ambientes,

I

L,a importancia de la acuacultura es cada vez mayor en vista de la creciente competencia internacional y de que la explotacih en muchas áreas de pexa practicamente han alcanzado su límite biológco.

De las especies que se cultivan en las granjas acuíccalas, el camarón es una de las especies que tiene mayor demanda en el mercado nacional como mundial, por tal motivo se busca la sustitución de alimento vivo por alimento prccesado que contenga el requerimiento nutricional necesario para el mejor de~;arrolIo de dicha especie.

En el presente estudio se trata de desarrollar un alimento balanceado que curnpla con las normas necesarias para el crecimiento del camarón desde su etapa larvaria, por lo tanto nuestro producto tiene un tamaño de partícula pequeño.

Para que el alimento conserve integras sus propiedades, es menester procurar un adecuado manejo del mismo; para ello es necesario que se alnlacene en un lugar fresco, seco y protegdo de la acción directa de la luz. N o es r-ccomendable almacenado por u11 tiempo mayor de tres meses.

El método de microencapsulación es sumamente recomendable para la elaboracibn de estos alimel-itos, debido a que el alimento queda atrapado por un polirnero natural, el cuál protege sus propiedades fisicas como químicas. Ademis, de que las microcápsulas tiene la característica de no contaminar el ~ncdio ambiente de las larvas.

1Jn punto importante es el hecho de elegir el material encapsulante, el cud. en primer lugar no debe de ser tbxico y debe de tener las características necesarias para que el alimento pueda ser liberado fácilmente dentro de los or;.anis1nos.

i

Se ha encontrado que la goma de mezquite es un buen encápsulante, además de ser accesible y fácil de procesar. Pero tiene la desventaja de no poder usarse al 1 OOo/, debido a que presenta cierto apehazamiento que impide la formacitjn de las microcápsulas. Por tal motivo se recomienda hacer una mezcla de polimeros; ya sea goma de mezquite-amidex o goma de mezquite- goma ar5biga.

La necesidad de diseñar una planta de microencápsulado surge apartir del rápido crecimiento que están teniendo las granjas acuícolas, además de que no existe una empresa que elabore alimento balanceado para larvas.

En conclusión, podemos decir que el proceso de microencapsulación es de gran utilidad para diversos campos de la tecnología, como es el caso de la industria alimentaria, industria farmacéutica, etc..

U r ' i

INDICE

PAGINA

I. Introducción.

2. A producto y sus características. 2.1 Propiedades fisicas. 2 2. Propiedades químicas 2.3 Diagrama de flujo (simple).

.”

3. !%tudio de mercado. 3.1 Antecedentes y proyecciones.

3.3 Capacidad de la planta. 3.4 Ubicación de la planta.

3.2 USOS y U S U ~ ~ ~ O S .

4. Trabajos de investigación. 4 .‘I Elaboración de alimentos balanceados. 4.2 Método de microencápsulado.

5 . Resultados del diseño. S. I Diag-ama de flujo. 5.2 Disefio de equipos. 5.3 Equipo auxiliar. 5.4 Accesorios.

6. Personal.

7. Inversión total. 7.1 Inversicin de capital. 7.2 Capital fijo. T..? Capital de trabajo. 7.4 Costos de producción

1:

8 8

10 10 16

20 20

21

22 22

22 22 22

25

ApPndic!? A: Resultados experimentales.

Apéndice B: Balances de materia.

Apéndice C: Balances de energía.

Apéndice D: Planos.

Apéndice E: Cálculos de diseño.

.Aptindice E;: Ilustraciones del equipo de proceso.

Bibliografia.

33

43

47

49

52

55

6 3

t

1. INTRODUCCION

La microencapsulación ha sido defhda como un proceso que envuelve a la micropartícula o nhcleo en una fase polimérica continua. El contenido de las cápsulas líquidas son usualmente esféricas, mientras que las que contienen sólidos toman la forma de la partícula solida.

Esencialmente la microencapsulación es un método de atrapamiento y alrtlacenamiento de materiales a una escala microscópica para posterionnente liberarlos bajo condiciones controladas. estas partículas o gotas de material, so11 protegdas por la pared de la cápsula y así son aisladas del medio ambiente hostil. El término microencapsulaci6n se le da a la partícula cuando tiene un d ihe t ro menor- a 200 micras. Así el tamaño y la protección de la partícula dan a l a rnicroencapsulación unicidad.

La microel~capsulaci6n se viene empleando con g a n interés en diversos ca~npos de la tecnología. En algunos casos, se utiliza para provocar el control de la liberaciG11 de la sustancia recubierta en condiciones particulares o en fama diferida, tales condiciones pueden ser la húmedad, el pH o la co1nposici6n. Una aplicacibn m á s es la modificación de algunas propiedades fislca - de liquidos o sdidos, ya sea para protegerlos o hacerlos más manejables. Con dicha técnica se pu.eden convertir sustancias líquidas en sblidas, proporcionar cubiertas a sustancias alterables, así como tambikn, mcdificar algunas propiedades coloidales y superficiales de algunas sustancias. Adernis nos permite poder- mezclar y almacenar en forma conjunta sustancias qrlc reaccionan o que son compatibles entre ellas mismas. Otro uso importante es cl recttbrimiento de las características volátiles de algunas sustancias o para enmascarar el mal sabor o el mal olor

Lo:; componentes más importantes de una microcápsula son los siguientes: * Material del nilcleo. * Sustancia de recubrimiento.

VENTAJAS DE LA MICROENCAPSUEACION

Desde la introdución de la microencapsulación se han realizado muchas apiicaciones en donde se desea mantener el material en un estado inerte hasta ser requerido. Algunas de las ventajas son:

3. - Los sa.bores indeseables pueden ser enmascarados

b.- L a pared de la cápsula protege la sustancia de la oxidación

c.- Los líquidos pueden convertirse en polvos que fluyen con un alto contcnicío de líquido y pueden ser manejados como sólidos

d.- La liberación del material de la microcápsula puede ser controlada

e.- La separación fisica de los reactivos puede ser almacenada hasta que el mezclado sea deseado.

LOS MATERIALES ENCAPSUEADOS PUEDEN SER LIBERADOS BAJO LAS SIGUIENTES CONDICIONES.

1.- Incremento de la presión

11.- Incrernento de la temperatura

111.- Generación de gas dentro de la cápsula

IV.- Disolución de la pared de la cápsula.

V.- Difilcih de la fase interna, a través de la pared de la chpsula.

METQDOS DE EIVCAPSULACION.

Al menos diez métodos para la preparación de la microencapsulación han sido desarrollado en los illtimas treinta años, para la aplicación de diversos prcductos en la agricultura, partes electrónicas, farmacéuticos, cosméticos y alimentos, haciendo interesante el campo de la encapsulación en la industria.los métodos más importantes aparecen en la siguiente tabla.

CQMPARACION DE PROCESOS

PIi:OCESO

Mi croencap.

VENTAJAS DESVENTAJAS

Requiere baja No es soluble energía en agua

Barato y simple

Buena estabilidad

Controla la liberacibn

Ideal para productos

higroscópicos

Estabilidad pobre y prob. de separacih

Requiere alta energía

Muy costoso, es delicado

Muy costoso, encapsulación

pobre

SECADORES POR ASPERSION

Las soluciones, suspenciones y pastas pueden secarse mediante su aspersión en pequefias gotas dentro de una comente de gas caliente en un secador por aspersión. El líquido que se va a secar se atomiza y se introduce en una cámara gande de secado, en donde las gotas se dispersan en una corriente de ;]kc caliente. Las particdas de líquido se evaporan rápidamente y se secan al :cs de que puedan llegar a las paredes del secador; el polvo seco que se ol)!iene cae al fondo cónico de la cámara y luego es extraído mediante una corriente de aire hasta un colector de polvo. L,a parte principal del gas saliente tambikn se lle\:a al colector del polvos, como se muestra antes de ser dcxargado. Son posibles muchos otros arreglos en que interviene tanto el flu-jo en paralelo colno a contracorriente del gas y del atomizado.

1-0s secadores por aspersión se utilizan para gran variedad de productos, qui: incluyen materiales tan diversos como sustancias químicas orgánicas e inorghnicas, productos farmacéuticos, alimenticios como leche, huevos, y café soluble, io mismo que jabón y productos detergentes.

C'OICIPONENTES ESENCIALES DEL SECADOR POR ASPERSION.

A) Un calentador y sistema de circulación.

13) IJn mecanismo que fonne el rocío.

C) Una &mara de secado.

23) IJn sistema de recuperación del producto.

*\<

2. EL PRODLXTO Y SU C G ~ A C T ~ R ~ S T I C A S /'

/" 1 j

El prodmto a elaborar e una dieta balanceada phra larvas de camarón, el cuál debe de cubrir los re uerimientos nutriciond S para el desarrollo y crecimiento de estos crustáceo I i í

\ \ / 'I / '-1 La característica prirnordh de la microedcapsulación es prevenir el rápido lavado de nutrientes que p&?rksstm&í; el desarrollo de bacterias en los cultivos larvarios. Sin embargo, la membrana de la cápsula debe ser semipermeable para los atractantes incorporados en Bas dietas sean liberados oportunamente en 10s organismos.

2. I PROPIEDADES FISLCAS.

Estado: Sólido Color : Canela. Olor : Penetrante

Talnafio de partícula: 30 a 50 micras Estabilidad en agua: 3 horas Densidad: 0.792 p/ml Toxicidad: No tóxico Condiciones de inflamabilidad: No es inflamable.

pH : 6.5

. . . . . . . . ...... ~ ............... ** -..,. "*.,~ ........ _,* . .I...I ..... ...-. .... .,.."I( ... .....". ....... ." """-.-. ""_"" .~ .

I '

NUTRIEN RA EL AMARON

L..................................,' \....................e.......... ........................... ....................... ......... \/ ..................

IO T

PROPEINA 35 A 45 %

' I

1 1

'c# MINAS

~ MINERA LES

CAMARQN

2.3 DIAGRAMA DE: FLtJJB (SIMPLE)

7 Molienda

A Tamizado "

I

3. ESTUDIO DE MERCADO

En t i n análisis de mercado se estima la demanda de productos por parte d c la industria o de Consumidores individuales. Las estrategas de mercado y las decisiones tomadas por los analistas de mercado pueden determinar el empuje de la actividad comerciah de una compaiiia química y su vigencia.

La búsqueda de mercado es una actividad donde se requiere especial atencih por parte del personal dedicado a esta función y es muy importante que el investigador de mercado de la industria química tenga un punto de vista tanto químico como ingenieril.

La predicción de la penetración al mercado de un determinado producto depende de la situación específica de éste. En el presente estudio se pretende justificar la introducción al mercado del siguiente producto:

* Alimento balanceado para larvas de camarón elaborado con ingr.cc.licntes nalrrrales mediante un proceso de microencaysuiación. *

3.1 ANTECEDENTES Y PROYECCIONES.

La proyeccibn de la acuacultura mexicana hacia modelos de más alta prcdwtividad, rsquerirá de una oferta adecuada en cantidad y calidad de ali~nentos balanceados, con especificaciones acordes a las características de E(is organismos sujctos a cultivo.

La competividad de nuestros productos acuícolas, en buena parte de1)enda-;j del abasto eficiente de este vital insumo.

Los reqwrimientos de alimentos balanceados se concentraran bikic'arnente en la acuacultura de rendimiento, ya que la acuacultura de repoblamiento la alimentacibn de los organismos se da a través del medio natural y en la acuacultura rural sólo se les proporciona alimentos industrializados de manera complementaria y ocasional.

Ida demanda de alimentos balanceados crecer& al 67% anual promedio, COI Icentrándose en los alimentos para camarón con el 81 %. En la figura 3.1 se mustran las principales industrias que producen estos alimentos en México.

Y

LOCALIZACION DE LAS PRINCIPALES INDUSTRIAS QUE UCEN ALIMENTOS IBALANCEADQS

3.2, USOS Y USIJARIOS.

Como ya, se rnencioratj anteriormente, el principal uso de estos alimentas es para el cultivo de larvas de camarón en acuacultura, por lo tanto los ptiilcipales usuxios son las granjas de camarón. En la figura 3.2 se localizan las principales ganjas acuícolas que existen en el país.

3.3 CAPACIDAD DE LA PLANTA

La capacidad de la planta dependerá de la demanda del producto, esto lo podemos obtener si analizamos la cantidad de camarones que se producen en las granjas acuícolas, por lo tanto en la tabla 3.1 se presenta la producción mensual de camarón, donde podemos observar que el crecimiento de la producción va aumentando a través de los años.

Por tal mot-ivo la capacidad de nuestra planta será de 200 kg por día, con 1x1-spcctivas a incrementar conforme se vaya desarrollando la acuacultura en 'los prikimos silos.

En la tabla 3.2 se estima el volumen de producción anual de camarón en los wtados donde hay más gartjas acuícolas.

lJn punto importante para el desarrollo de la acuacultura nacional es el rnercado mundial, en donde se encontro que los principales productores y eo~~sur-rridores de camarón son los siguientes paises:

PRODUCTORES China Indonesia Tailandia Ecuador

CQNSUMDORES Japón Estados Unidos C.E.E. 4

VOLUMEN DE LA PRODUCCION MENSUAL DE CAMARON EN P,CU.4CULTURl?;, (TONELADAS)

AP;fdPS

1987

1988

1969

1990

199 1

I992

1993

ENE.

4 6

6 7

48

116

339

FE#. MAR. ABR.

DATOS

MAY. JUN.

3 36

3 2 2

333 2 8 9

262 296

I C 0 615

JUL. AOOS.

2

17 2 2

296 $1

362 117

387 613

SEPT.

6

11

I

268

80

I '

I I

I I

I I

b

I I

I I

I

I I

6) co o, l-

d-

I I I I

1.c Q m Y-

I I

I I 00

i

o 4

113 8 Ix:

0

w Q e

i

CAMARON CULTIVADO

k L/

5 RESTO DEL MUNDO 4 3 I

\

E CAMARON CULTIVADO

3

ORIGEN DE LAS íMPORTAClONES

MILES DE TONELADAS

E.U. ‘I JAPON

3.4 U'RICACION DE LA PLANTA.

De acuerdo a los requerimiento's y necesidades para la ubicación de la planta se determinó que el lugar ideal es el estado de Guerrero, debido a que en dicho estado se esta teniendo un gran apoyo por parte del Gobierno para el desarrollo de la Acuacultura a corto plazo; además de que no existe una planta procesador de alimentos balanceados.

El lugar exacto, esta ubicado en Carrizal, Municipio de Coyuca de Benitez; dicho lugar se escogió debido a que es un lugar céntrico para las gran-1 as acuícolas.

EOCALIZACION.

El Municipio de Coyuca de Benitez, se localiza al norte de Cl~ilpancingo, al sur con el Océano Pacífico; al este con Acapulco y al oeste COII Atoyac de Alvarez y Benito Juárez.

Tiene una superficie de 1602.9 kilométros cuadrados, que vienen a representar el 2.5 1% total del estado y el 10.86% de la regional.

Los recursos hidrológicos que componen este municipio se constituye por el río Coyuca, la Pintada, las Compuertas, las Hamacas y Huapanguillo. 'También cuentan con las lagunas Mitla y Coyuca.

Existen dos tipos de climas, el subhúmedo sernicálido y el cálido suilhi;medo, con temperaturas que varían de 25 a 28 grados en la época de priwlvera y verano, mientras que presenta una temperatura promedio de 24 r' !~-rsdos en intierno, el clima caluroso es el que mas predomina.

Q I$-esenta tres tipos de relieve; el 80% de zonas accidentadas, el

zoms semiplanas y el 10% de zonas planas. La altura sobre el nivel varia de cero a 1 O0 metros.

10% de del mar

POBLACION.

La población del municipio en el año de 1987 fue de 56 781 habitantes (2. I YO de la población total del estado). La tasa de crecimiento en los años de 1930 a 1987 file de 19.5%; la densidad de población en la actualidad es de 35.5 habitantes por kilometro cuadrado.

COMUNICACIONES Y TRANSPORTES.

Los medios de comunicación están concentrados principalmente en la cat-)eccra muliciyal, se cuenta con los servicios de administración de correos y de tel6grafos, asi como de aparatos automáticos de teléfonos, radiodifusoras y relel'onía rural. Se comunica a través de la carretera federal, además cuenta con una infraestructura caminera integrada por 52.6 kilómetros de carretera pavimentada y 138.6 kilómetros de camino rural.

El ayuntamiento proporciona a la población de la cabecera municipal los servicios de seguridad pilblica, alumbrado público, jardín público, calles empedradas, transporte, energía eléctrica, agua potable, alcantarillado y mercado municipal.

t

La rlecesidad cia: realizar m a irtvestigación surge d e u? interés, iquletud o 1)rzouupación con respecte a un problema. La definicih de dicho problema per-traite COIIOC~I' se magnitud y examinar los instrumentos de trabajo disponibles para poder establecer, desde el principio, los fines u objetivos que seri posible lograr.

La i t l a de realizar este trabajo, surge principalmente debido a que en las industrias de alimentos balanceados no elaboran dietas especiales para larvas de camarón; provocando así una mayor mortandad en las granjas a.cuícolas.

Por lo tanto, nuestro alimento esta dirigido a este tipo de larvas, las cuales también requieren de un tamaiío de partícula especial para que sean mejor digeridas.

A contimluación se presentara la elaboración de una dieta balanceada y posteriormente se describir6 el proceso de la fabricación de las microcápsulas.

4.1 ELABORACION DE ALJBMENT0S BALANCEADOS.

Se elaboran dietas específica para el cultivo de larvas de camarón, que debcrán de cubrir los requerimientos específicos nutricionales en su fase de crecimiento.

Los ingredientes mas comunes para la formulación de dietas balanceadas SOH los siguientcs:

*maíz anlar-i'lilo *pasta de soya *cabeza de camarón *harina de pescado

*artemia *levadura de cerveza *daphnia * spirulina

De estos ingredientes se seleccionan de tal manera que se cumplan las necesidades nutricionales .

Acontinuaci6n se presenta la fomulación específica de una dieta experimental:

INGREDIENTES Y o

maíz. amarillo pasta de soya spirulina harina de pescado premezcla (vit. y min.)

24.33 27.33 10.80 37.15 0.25

r

Los ingredientes son molidos hasta obtener el tamaño de partícula deseado, posteriormente y dependiendo del tipo de formulación, estos son mezclados. La mezcla de los ingredientes se lleva de acuerdo a sus pesos específicos.

Una vez que se tiene el alimento se procede a realizar la

?

4.2 IYlETODB DE MICROENCAPSULADO.

Primeramente se hace una emulsión mediante la adición de goma de rnezquite y almid6n en una relación de 1.5:l. La mezcla debe de estar bien Imnogeneizada y a una temperatura de 35 grados.

Posteriorlnente la dieta se agTega a la emulsión en una relación de 3 :7 , procurando no dejar de hornogenizar.

1

Por idtimo, la emulsión gasa a través del secador por aspersión, que o p m a una temperatura de I70 grados y una presión de 6 kg/cmA2.

5. RESULTADOS DEL DISENO

5.1 DIAGRAMA DE FLUJO.

El diagrama de flujo nos muestra las principales corrientes del proceso con los balances de materia y energía. Los cálculos de los balances se encxentran reportados en los apendices (B y C).

5.2 DISEÑO DE EQUIPOS.

En la tabla 5.1 se presentan las especificaciones y costos del equipo principal del proceso.

Los cálculos correspondientes para el dimensionamiento de cada una de las unidades dei proceso se presentan en el apendice (E), mientras que los dibujos se muestran en el apendice (F).

En la tabla 5 .2 se menciona el equipo auxiliar requerido, que en este caso sol .mente es un generador de vapor.

La lista de especificaciones de los accesorios más importantes se muestra en la tabla 5.3.

,~" - - - _- "-" """ """ " """_"" - """"_ fr

Equipo

Secador

Tanque

Unidades Especificaciones Costo total (N$)

1 Por aspersión, de ace- 1 050 O00 ro inoxidable.

2 Abierto, enchaquetado, 70 O00 capacidad 1 O00 litros, acero inoxidable.

Tanque 1 Abierto, normal, capacidad 1000 It. acero inoxidable.

&itador 3 Propela con motor de 30 cm, acero inox.

Mcllino 1 Pulverizador de bolas, alta velocidad, acero inoxidable.

M c zclador 1 De rodillos para sólidos, acero inoxidable.

Dosificador 1 De polvos, mallas de 40 a 50 micras, acero inox.

8 o00

116 500

12 000

30 O00

25 500

TABLA 5.2

I1:quipo Unidad Especificaciones Costo total (N$)

Generador 1 6 cc de disel, longuitud 30 500 de vapor .7 m, ancho .4 m

TABLA 5.3

Equipo Unidad

Vidvula 7

Colltrohdores 2

Bomba 4

I !

Especificaciones

Compuerta convencioral de disco, de cuña, de disco doble o obturador

Válvulas termostáticas, acero-bronce de asiento.

Centrífuga, I Hp, de acero inoxidable

6. PERSONAL

En la tabla 6.1 se enlista el personal necesario para el funcionamiento adecuado de la planta de microencapsulado.

TABLA 6.1

Area

Producción

Caseta

No de empleados Posición Funeion

1

1

1

X

I

1

1

1

1

1

1

1

2

Ingeniero

obrero

obrero

obrero

obrero

técnico

gerente

secretaria

gerente

secretaria

contador

recepcionista

viglantes

Supervisor de proceso,

Tanques de mezclado,

Molienda y dosificador.

Generador de vapor.

Empaque.

Control de calidad.

Producción.

Aux. gerente

Representación y ventas

Aux. gerente.

Administracción

Atención a clientes.

Seguridad de la planta.

El costo anual de mano de obra es de N$483 926.88, según los cilculos realizados en el siguiente capítulo.

La planta laborará en un principio en un sólo turno: posteriormente se tiem contemplado aumentar la producción a corto plazo, debido al intenso apoyo que esta teniendo la acuacultura en los riltimos años para su desarrollo, y por lo tanto, la planta esta diseñada para poder laborar continuamente en dos o tres turnos.

Se pretende estimular a los empleados con vales de despensa, premios por. puntualidad y asistencia, ademhs de contar con los repartos de utilidades y horas extras.

4. INVERSION TOTAL

L i t deckitin d.e comxciali.zaci6n de llpl proceso, esta basado prixipalmente en la evaJuaci6n económica que se realiza mediante los esherzos comparativos de diferentes gnlpos dentro de una compañia. En estos CI ~mrpos están incluidas las siguientes áreas:

* Contabilidad y fmanzas * Mercado y ventas * Diseño ingenieril y operacional

7.1 INVERSION DE CAPITAL. !

L a inversi6n de capital es un factor para que un determinado proyecto funcione, debido a que representa la cantidad de dinero que se necesita para hechar andar dicho proyecto.

La inversih de capital se puede definir de la siguiente manera, s e g h Vilbrandt y Dntfen:

Inversión de capital = Capital fijo + Capital de trabajo

Inversión de capital = 3 710 106.1

NOTA: Todas las cantidades que se reportan en el presente capítulo, estiin expresadas en nuevos pesos.

7.2 CAPITAL FIJO.

El capital fijo es el capital requerido para maquinaria y equipo del prccem. instalaciones y operación, terreno y edificios; instalaciones para la distribución de servicios (vapor, electricidad, agua, aire, gas, etc); talleres, alr~aacsnes y equipo de reparto; instalaciones de oficinas, laboratorios de i n k estigación.

El monto de capital fijo se expresa de la siguiente manera:

Capital fijo = Costo total de la planta física + costo de ingeniería y construccidn + costos de contingencias + costo de factor de capacidad de la planta.

Donde cl valor de cada uno de los términos corresponde a un cierto porcentaje del costo total del equipo ya instalado, de acuerdo al sipiente desarrollo:

Capital fijo = CTP + CIC f CC + CFP = 3226179.2

Los cálculos realizados son los siguientes:

Costo de equipo de proceso (CEP) CEP = 12112500.00

Costo de tuberías del proceso (CT) CT = CE1 * 0.2 = 355355.00

Costo de instrumentación (CI) CI = CEI * 0.03 = 53303.25

Costo de terreno (CCT) CCT = CEI * 0.1 = 177677.5

Costos auxiliares (CA) CA = CEI * 0.005 = 8883.575

Costos de canales de desague (CCD) CCD = CEI * 0.01 = 17767.75

Costo de Ingeniería y construccih (CIC) CIC = CTP * 0.20 = 477952.48

Costo de contingencias (CC) CC CTP * 0.1 = 238976.24

Costo de fdctor de capacidad de la planta (CFP) CFP = CTP * 0.05 = 119488.12

7.3 CAPI’TAL DE TRABAJO.

El capital de trabajo es el dinero que se requiere para la operacih cotidiana del proceso, aparte de la inversión fija para equipo, edificios y tervenos.

Capital de trabajo = 0.15 * capital fijo == 483926.88

7.1. COSTOS DE PRODUCCIQN.

Costo total de producción = Costo de manufactura + gastos de operación.

= 3800207.3

Costo total de manufactura.

Costo total de manufactura = CET + C M = 1663247.3

Costo de empaque y transporte (CET) CET = CMP * 0.05 = 1147600

Costo de materia prima (CMP) Goma de mezquite = 150OOO.OO Amidex = 2420.00 Pasta de soya = 1200.00 Maíz amarillo = 900.00 liarirla de pescado r-= 18S0.00 Levadura de cerveza = 1800.00 Daphnia = 45800.00 Cabeza de camarón =: 1450.00 Spirulina = 10500.00 Artemia = 13600.00

ChW = 229520.00

Costo neto de ~nanufactura (CNM) CNM = CMP + GCT = 5 15647.28

Gastos de conversi611 total (GCT) GCT = CCD + GCI = 286127.28

Gastos de conversi6n directa (CCD) GCD = CMOT + CM + CS = 121749.5

Costo total de mano de obra (CMOT) CMQT = (CMOD + CMOI) * 1.15 == 38502.00

Costo de mano de obra directa (CMOD) No de obreros por turno = r; No de turnos = 1 Salario promedio diario =

Salario promedio mensual Salario promedio anual =

CMOD = 22320.00

J

77.50 = 1860.00 22320.00

C.osto de mano de obra indirecta (CMOI) CMQI = CMOD * 0.5 = 11 160

Costo de mantenimiento (CM) CM = CEP * 0.06 = 74550.00

Costos de sewicios (CS) CS =I CEP * 0.007 = 8697.5

Gastos de conversión indirecta (GCI) GCI DME -t DE + I + S = 164377.78

Depreciación de maquinaria y equipo (DME) Suponemos 1 O aiíos de vida del equipo, por lo que se deprecia el 1 O % anual. DME = CEP * 0.1 = 124250.00

Depreciación del edificio (DE) Suponemos 20 afios de vida del edificio, por lo que se deprecia el 5 % anual. DE = CCT * 0.05 = 8883.875

Ilnyllesto (I) I = (CEP + CCT) * 8.002 = 2840.355

Seguros (S) S = (CEP + CCT) * 0.02 = 28403.55

Gastos de operacih.

Gastos de operacibn = Gastos ahnistrativos + gastos de venta = GA + GV = 2136960.00

Gastos administrativos (GA) GA = Ventas * 0.03 = 120960.00

Gastos de venta (GV) GV = Ventas * 0.5 = 2016000.00

Ventas Capacidad de ventas = 57600 kg/ar?o Precio calculado = 70.00

Ventas = 4032000.00

7.5 RETORNO DE LA INVERSION.

Utilidad antes del impuesto (UAI) l jAI = Ventas - C T == 1642237.6

Utilidad neta (UN) UN = LJAI * 0.55 = 903230.68

l'ac:a de retorno porcentual después del impuesto (r) r =-z ((UN * 100) / C F ) = 27.99 Yo

Tiempo de recuperación del capital invertido. (TR.CI) TRCI = CF / UN = 3.5 años.

APENDXCE A

RESULTADOS EXPERIMENTALES

HIJMEDAD.

tennobalanza, obteniendo los resultados que se presentan en la tabla Al. Se determinó la himedad a los ingredientes por medio de una

DENSIDAD.

resultados se enlistan en la tabla Al. La densidad se obtuvo por medio de probeta graduada de 10 ml, íos

I

TABLA Al

Densidad (gdml)

O .634

0.663

0.828

0.883

0.982

0.650

0.736

1.013

Hiimedad ("A)

9.9

9.4

8.0

10.2

8.0

4.0

6.5

8.6

COLOR. Ei color se midió con un colosímetro Hunterlab 25-PC2. Los resultados

se presentan en la. tabla M, los cuales son reportados de acuerdo a la figura Al q w pertenece al patrón de referencia del colorímetro

TABLA A2

1n::rt Jientes L A B X Y 2 4

Pasta de soya 79.7 -1.1 16.1 62.6 64.4 55.8

I larina de pescado 55.4 0.8 17.8 30.8 31.4 20.5

Spindina 25.2 -1 1.6 0.8 4.6 6.4 7.2

Artemia 47.3 7.6 14.7 24.0 22.4 14.7

Daphnia 53.8 2.0 15.4 29.0 29.0 20.2

1,evadura de cerveza 55.6 7.7 20.6 32.7 30.9 17.2

Cdxza de camarbn 67.7 0.7 16.8 44.3 44.9 34.0

Para ob~cner el aamaíío de partícula requerido, se utilizó un molino cicotec 093 "sample mill".

Una vez que se hicieron las moliendas, estas, se tamizaron con mallas de 60 y 42 micras para hacer una selección de tamaño. Por último, el tamafio de partícula se deteminó con un analizador de partículas de rayo lasser de la marca Malvenl SB.OD. Los resultados esthn reportados en los siguientes histogramas.

3 4

16

R

i in l o w e r Undev lPP@r

6.16 0.6 5.33 3.4 5.33 0.0 4.60 3.4 4.60 0. f 3.97 3.3 3.57 0.7 3.42 2.6 3.42 1.2 2.95 1.4 2.95 1.1 2.55 0.3 2.55 0.3 2.19 0.0 2.19 6. 0 1.50 o. ü 1.90 1.64 1.41 1.22

I

RRTEMIR Nureerw 1 CUNDICIDNES ESTAELECIDAS

.I 1 18 I@ Particle size (m).

"" 3 1

I ! !

I

j "I

1

l___"l

in Lawer Under

b.6 31.4 5&7

4.6 23.3 43.0 J. 1 27. f. 41. 6

4.6 17.5 3 . 4 4.1 15.0 29.8 4.4 12.3 25.4 4.4 9.63 16.4 4.6 11.1 20.8 4.7 8.3l 11.7 5.4 7. 16 b-2

4.5 2il.2 3.5

4.1 6.18 C.'":

lolure d i s t r ibu t lon

lodel indp

10

0

lpper i n Lower Under lpper in Lower

1 1FM

7

t

t a l u r e distribution 41

i i

i

118 1.7 102

88.2 4.0 h . 0 76. O 6 .2 65. b 65.6 9.2 56.6 56.6 12.5 48.8 4F.8 13.4 42.1 4¿. 1 10.4 36.3

102 2.5 88.2

APENDPCE B

BALANCES DE MATERIA

Los balances de materia se realizarón en base a producción de 200 kilogramos por día de microcápsulas, se considera que tenemos un proceso batch en cada una de las unidades.

Los principales balances sellevan acabo en los tanques de mezclado FA- O2 y FA-03, asi como en el secador; por lo tanto estos balances se ilustran en las figuras siguientes.

En el caso del molino, no se puede realizar un balance específico, debido a que la molienda de los ingredientes se lleva acabo por separado.

Los balances en el mezclador dependen de la fórmula que se vaya a enlplenr.

1 TANQUE FA -02 5

I

5

MEZCLADO EMULSION + ALIMENTO

I - __ ___I I 7

TANQUE FA-O3

CORRIENTE 5: EMULSION (S80 KGIDIA)

CORRIENTE 6: ALIMENTO (60 #G/DIA)

CORRIENTE 7 : EMULSION DOS (640 KG/BIA)

. .

APENDICE C

BALANCES DE ENERGIA

Solamente se tiene un balance de energía, el cuál se lleva acabo en los tanques de mezclado. Donde a la entrada de la chaqueta entra vapor sobrecalentado y sale como agua.

Datos:

Salidad (agua) P = 1 bar T-300 c

Entrada de la chaqueta: D = 0.04 tn A = 1.25*10*-3 m"2

(dmidt) = Av/m (dnddt) = (1 .25*10"-3)(6) / (I .696) = 4.42*10"-3 Kg/seg

El mezclado en el tanque es por lotes, entonces: (dH/dt) := m * '( Cp (sol)*(dT/dt) ) = -(dq!dt)

Resultados:

Calor producido por el vapor.

(dq/dt) = (dddt ) * dlli

(dq/dt) = -9.98 KJ/seg. (dq/dt) = (4.42*10"-3) * (499.04 - 2676.1)

Tiempo para alcanzar la temperatura deseada.

DIAGRAMA DE FLUJO PROCESO DE MiCROENCAPSULAClON

1:

' I

Y

ilI FA - O1

I

I

I I I

I

I ! i I

I

I

r I I I I

I

/"- A t

EA- 62

I

r"-" I ir .i

I i I

I" FA- 04

1 . ! I I I I

.""

APENDICE E

CALCULOS DE DISER0

Tanques de mezclado.

Temperatura de operación = 40 C Presión de operación = 1.3 kgkm"2

Temperatura de disefio = T de operación + 15 C Temperatura de diseño = 40 -t 15 = 55 C

Presibn de diseño =: P de operación -t 2.1 kglcmA2 Presión (IC disefio = 1.3 + 2.1 rz 3.4 kg//cmA2

Espesor de operación = (P)(r) / ( (S)(E) - 0.6P ) donde:

r = radio illterno = 32 pulgadas S = esfuerzo máximo pelmisible = 13 SO0 lb E = eficiencia de soldadura = 70 O/o

Espesor de operación = (3.4)(32) / ( (13500)(.7) - (0.6)(3.4) ) Espesor de operación = 0.0 1 1 5 pulgadas

Espesor de diseño = espesor de operación + 1/16 pulg Espesor de diseño =: 0.01 15 + 1/16 = 0.074 pulgadas.

. . .

Volumen = F * (t) * (11) * (12) donde:

1;' :-x. flujo molar t -=x tiempo de residencia I 1 = fac,tor. de personal de operacih = I .5 I2 = factor. de instrumentación = 1.2

Para el tanque FA-02:

f = 580 kg'dia Densidad ;= 1.21 *1QA3 kg/id"'3 F = 0.479 mA3/dia t z= 1 dia

V = (0.479) * (1) * (1.5) * (1.2) v = 0.862 mA3 V =: 863 litros.

í' == 640 kg/dia Densidad =x 1 .42*F10f13 kg/1n/'3 F = 0.450 m,*3/día t = 1 día

V = (0.450) * (1) * (1 3) * (1.2) v = 0.81 1nn3 V = 810 litros.

Propiedades de la emulsih. Densidad = I 210 kg/mA3 Viscosidad = 0.2258 N*seg/m"2

N = w = 26,18 radiseg Dianetro = 0.2029 m

No de Reynolds = (d"2 * N * D) I v donde v = viscosidad

No de Reynolds = 5 775.57

Por lo tanto el No de potencia = O. 15

Potencia = Np * D * d"5 * N"3 donde

Np = nilmero de potencia D = densidad (l. = diametro N == velocidad CII radiseg

P = 1 1 19.93 watts P = 1.5 IHp

PI o L I N O

. .. .. .. ...... ~ . . - .. .. ... . .. . . . . . . . .

.-

". ".

BIBLIOG-RAFIA.

(1) Richard M. Felder, Ronald W: Rousseau. "Principios básicos de los procesos químicos. Ed El Manual moderno.

(2') MIcroancasulation by a dhehdrating liquid. Vol 5 1. No 5. Aiio 1986 Journal and food science.

(3) Balassa L: I. : and Fanger G. O. Microencapsulation in food tecnology. Vol 2. Aí70 1971,

i4j Peny and Chjlton. Manual de Ingenieria Química. Ed Mc Graw-Hill. Quita ediciOn.

(5) Gael D. Uric!]. Disefio y economia de los procesos de ingenieria química Ed. Interamericana.

( 6 1 Robert E . Yreyba!. Operaciones de transferencia de masa. Ed Mc Graw-Hill 2da ediciÓ11.

(7) Progmna de desarrollo integral de la acuacultura. Secretaia de pesca. IC390 a 1994. 2da edicicin.

(S) Acuacultura, la nueva oportunidad Secretaria de pesca. .'I

49) Anuario estadístico de pesca. 1987 a 1992. Secretaría de pesca.

( 1 O ) Judie D. Dziezak. Microencapsulation and encapsulated ingredients, Food tecnotogy, Abril de 1988.

( 12 j Cristina Baez Tellez y Daniel Lopez Vidal. Microencapsulacih. Mayo 1991.

I

(1 0 ) Mackerlzie, Alan K. y Thomas Arthur L. Chemical Market Analysis (module G I . I ). PLmericmInstitUte of Chemical Engineers.

( I 7 ) Cizares HemAndez Laura et al. Tkcnicas actuales de investigación documental. Ed Trillas-UAM. 3a edicibn, 1990.

( 1 S) Kirk-Othn~cr. Encyclopedia of Chemical Enweering Technology Ed UTIEA, Vol 1 O.