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“Proyecto industrial para la elaboración de natillas” Integrantes: Esperanza Correia Calpe Aida Díaz García Maria García Caballer Fresia Vásquez Forttes Sandra Vilaplana Llin Profesor a cargo: Mª Teresa Cháfer Nácher Mª Dolores Ortolá Ortolá Fecha: Mayo de 2009 Asignatura: Procesos y fundamento de p...

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“Proyecto industrial para la elaboración de natillas”

Integrantes:

Esperanza Correia Calpe Aida Díaz García Maria García Caballer Fresia Vásquez Forttes Sandra Vilaplana Llin

Profesor a cargo:

Mª Teresa Cháfer Nácher Mª Dolores Ortolá Ortolá

Fecha:

Mayo de 2009

Asignatura:

Procesos y fundamento de proyectos.

Máster en Gestión y Seguridad de los alimentos 1

ÍNDICE

1.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA .......................................................................... 3

2.

ESTUDIOS PREVIOS........................................................................................... 4

2.1. ESTUDIO DEL PRODUCTO ......................................................................... 4 2.2. ESTUDIO DE LAS MATERIAS PRIMAS, ADITIVOS Y PRODUCTOS SEMIELABORADOS .............................................................................................. 5 2.3. VOLUMENES Y COSTOS DE MATERIAS PRIMAS ................................ 12 2.4. ENVASADO ................................................................................................ 12 2.5. RESIDUOS .................................................................................................. 13 3. CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO FINAL: NATILLAS .......................... 17 4.

UBICACIÓN DE LA EMPRESA ........................................................................ 18

5.

DIAGRAMA DE FLUJO BÁSICO ..................................................................... 19

6.

DIAGRAMA DE FLUJO DE LOS PASOS DEL PROCESO............................... 20

(TECNOLOGÍA) ........................................................................................................ 20 6.1. DESCRIPCIÓN DEL DIAGRAMA DE FLUJO ........................................... 21 6.2. SELECCIÓN DEL DISEÑO ......................................................................... 25 7. DIAGRAMA DE FLUJO DE LOS EQUIPOS (INGENIERÍA) ........................... 28 8.

FICHAS TÉCNICAS DE LOS EQUIPOS ........................................................... 29

9.

DIAGRAMA DE CONSUMO ENERGÉTICO: ................................................... 34

10. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA .......................................................... 35 11. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ........................................................................... 40 11.1. ANALISIS Y PUNTOS CRITICOS DE CONTROL (APPCC) ................. 40 11.2. CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS ........................................................ 43 11.3. CUADRO DE PROXIMIDADES ............................................................. 44 11.4. ORGANIZACIÓN DEL EDIFICIO .......................................................... 45 12. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 47

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1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Según el diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, define a las natillas como un dulce cremoso que se hace con leche, huevos y azúcar, cocido a fuego lento. Actualmente suelen agregarse vainilla, azúcar y canela a favor de un sabor más dulce que el acostumbrado a la época en la que se desarrolló la receta. Dependiendo de la tradición de las diversas zonas donde se cocinen, pueden llevar otros agregados como limón rayado, galleta, caramelo, chocolate o, directamente, alterar la receta para crear un postre derivado como es la crema catalana o las natillas en el País Vasco que incluyen maicena para una mayor consistencia. En nuestro caso vamos a elaborar unas natillas con sabor a vainilla más espesantes mediante un tratamiento UHT y conseguir un postre lácteo termizado. Este tratamiento térmico le confiere una mayor estabilidad y unas mejores posibilidades comerciales, al prolongar su vida útil hasta un período de tres meses y sin necesidad de conservación en frío.

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2. ESTUDIOS PREVIOS 2.1.

ESTUDIO DEL PRODUCTO

EVOLUCIÓN DE LA DEMANDA: Según los datos proporcionados por las fichas de consumo del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, el consumo de derivados lácteos durante el año 2008 ha aumentado un 1,2% respecto al año anterior (www.mapa.es). Los datos de consumo de derivados lácteos durante todo el año en los hogares españoles, a fecha de diciembre de 2008, son los que se muestran a continuación (Fuente: Ministerio medio ambiente y medio rural y marino, 2009): Mes diciembre-07 enero-08 febrero-08 marzo-08 abril-08 mayo-08 junio-08 julio-08 agosto-08 septiembre-08 octubre-08 noviembre-08 diciembre-08

Miles kg/L 41637 48245 43929 47363 49835 55733 55210 61342 55210 51840 48166 38891 42005

Consum o Derivados lácteos en España en el último año Miles kg/L 70000

millones kg (L)

60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 dic-07 ene08

feb08

mar08

abr08

may- jun-08 jul-08 ago08 08

sep08

oct08

nov- dic-08 08

mes

Ilustración 1. Se observa un crecimiento promedio de un 1,2% en el consumo de derivados lacteos en 2008. Fuente: Ministerio medio ambiente y medio rural y marino.

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EXPECTATIVAS DE MERCADO: Tomando como base los datos de las fichas de consumo del Ministerio, el consumo en España de derivados lácteos del último año fue de 1878.91 millones de kg, de los cuales el 8% corresponde a postres lácteos preparados, es decir, 150.31 millones de kg. Nuestra empresa pretende entrar en el mercado con un 1% de la producción, es decir, inicialmente se prevé producir 1.5031 millones de kg al año. Para cubrir esta producción anual, será necesario fabricar, como mínimo, 130.000 kg al mes de producto. Las natillas se presentarán en tarrinas de 120 g cada una, por lo que para completar la previsión, será necesario producir 1.083.333 natilla al mes, es decir, al menos 36.111 natillas al día, todo ello sin tener en cuenta las pérdidas de producto. La localización del mercado de nuestro producto es todo el territorio español, en supermercados y grandes superficies de distribución. El canal de comercialización será terrestre, por carretera, en camiones con cámara frigorífica para garantizar el control de la temperatura y la máxima calidad de las natillas. El precio de venta al público de nuestro producto puede oscilar entre 1.35€ y 1.50€ el pack de 4 unidades, en función del punto de compra. Por tanto, la demanda es elástica, ya que las ventas se mantienen con una variación del precio del 8%. 2.2.

ESTUDIO DE LAS MATERIAS PRIMAS, ADITIVOS Y PRODUCTOS SEMIELABORADOS

La composición de las natillas varía de acuerdo a la empresa fabricante y al uso de las tecnologías tanto de maquinaria como de ingredientes. Para saber la composición aproximada de las natillas lo que se hizo fue comprar natillas de marca “Pascual” y ver los ingredientes. Luego un segundo paso fue investigar en revistas científicas los componentes de mayor complejidad principalmente por la textura final alcanzada por las natillas. En nuestro caso se han investigado papers en donde experimentan principalmente con las cantidades de los espesantes de las natillas, es decir, con el almidón, carragenatos y hasta con inulina en reemplazo del almidón (González-Tomás et al., 2004 y Rivas et al., 2007 De acuerdo a lo anterior nos quedaremos con la formulación de las natillas que contiene almidón (6%) y carragenatos (0,045%) que de acuerdo a los resultados obtenidos en los experimentos era una proporción bastante ventajosa para la textura final de una natilla, la cual resultaba muy parecida a las comercializadas en México. Además agregar que las propiedades de flujo se ven afectadas principalmente por la cantidad de almidón y grasa, y no por 5

los carragenatos, esto de acuerdo al paper consultado, lo que asegura que los carragenatos muy poca importancia tendrían en la formulación final. Si bien las grasas tienen mucha importancia en la formulación hemos de decir que estas provienen exclusivamente de la leche que escojamos y hemos decidido que las natillas tengan bajo contenido en grasas, es decir, ocupar leche desnatada y parcialmente desnatada, lo que quizás nos aleje un poco de las comercializadas en México según Rivas Badillo, pero es lo que se quiere como producto final. Los colorantes y aromas los hemos incorporado a la formulación de acuerdo a valores recomendados por Danone, en una visita realizada a dicha empresa el mes de Abril del 2009. Por lo tanto las natillas de vainilla que se elaborarán tendrán la siguiente composición: 

Leche parcialmente desnatada (85%)



Azúcar (2%)



Almidón modificado (6%)



Leche en polvo desnatada (6.94%)



Estabilizadores (E-407) (0.045%)



Aroma a vainilla (0.01%)



Colorantes (E-100, E-160) (0.0003% – 0.0007% respectivamente)

A continuación realizaremos fichas técnicas de materia prima, ingredientes, aditivos, producto terminado, embalajes y residuos. DATOS TÉCNICOS DE LA MATERIA PRIMA a) Leche cruda - Descripción según CAE (Código alimentario español, 2006) Se entiende por leche natural el producto íntegro, no alterado ni adulterado y sin calostros, del ordeño higiénico, regular, completo e interrumpido de las hembras mamíferas domésticas sanas y bien alimentadas. - Forma de recepción La recepción de la leche se hace mediante cisternas. - Características fisicoquímicas Materia grasa, como mínimos, 3% en peso. Lactosa, como mínimo 4,2% en peso. Proteínas, como mínimo 3,2% en peso. 6

Cenizas, como mínimo 0,65% en peso. Extracto seco magro, como mínimo, 8,2% en peso. Acidez, expresada en ácido láctico, como máximo 0,20 g por 100 mL de leche. Impurezas macroscópicas, como máximo, grado 1. - Características microbiológicas. Prueba de la reductasa microbiana con azul de metileno, más de 2 horas. - Controles en la recepción Las pruebas mas comunes realizas son: olor y sabor, limpieza, formación de sedimentos, higiene, recuento de células somáticas, recuento bacteriano, contenido en bacterias, contenido en grasas y punto de congelación para saber si ha sido diluida. - Condiciones de almacenamiento En cisternas manteniendo la temperatura de 2-3ºC y en agitación contínua. - Vida útil La vida útil de nuestra leche es de 2 días. - Estacionalidad Al tener nuestra propia granja de vacas, podemos conseguir leche todos los días del año, en los que habrá periodos con más o menos volumen de cantidad. DATOS TÉCNICOS DE LOS INGREDIENTES a) Leche parcialmente desnatada - Descripción según CAE 2006. Son la higienizadas o conservadas, privadas total o parcialmente de su contenido graso natural, con la modificación relativas de los demás componentes normales. - Forma de recepción Esta leche procede de la leche cruda. - Características fisicoquímicas Acidez, expresada en ácido láctico, como máximo 0,19 g por 100 mL de leche. 7

Impurezas macroscópicas, como máximo, grado 0. Materia grasa mínimo 1% en peso El extracto seco vendrá dado por la fórmula E = 8,45 + 0,92 G; siendo E igual al tanto por ciento de extracto seco total en peso, y G igual al tanto por ciento de materia grasa en peso. - Características microbiológicas Menos de 100.000 colonias de gérmenes por mL de leche. Ausencia de coliformes en 0,1 mL de leche. Prueba fosfatasa, negativa. Listeria monocytogenes, ausencia en 25 mL de leche. - Controles en la recepción Las pruebas mas comunes realizas son: olor y sabor, limpieza, formación de sedimentos, higiene, recuento de células somáticas, recuento bacteriano, contenido en bacterias, contenido en grasas y punto de congelación para saber si ha sido diluida. - Condiciones de almacenamiento En cisternas manteniendo la temperatura de 2-3ºC y en agitación continua. - Vida útil La vida útil de nuestra leche es de 2 días. - Estacionalidad Al tener nuestra propia granja de vacas, podemos conseguir leche todos los días del año, en los que habrá periodos con más o menos volumen de cantidad. b) Azúcar - Definición según CAE 2006. Con el nombre específico del azúcar (sacarosa) se designa exclusivamente el producto obtenido industrialmente de la caña de azúcar, de la remolacha azucarera y de otras plantas sacarinas, en suficiente estado de pureza para alimentación humana. En nuestro caso vamos a emplear azúcar blanco cristalizado o azúcar blanquilla, que es el producto procedente de los primeros productos de extracción, de color blanco o ligeramente amarillento, soluble totalmente en agua. - Características fisicoquímicas 8

seca.

Contendrá un mínimo de 99,7 % de sacarosa calculada sobre materia El residuo insoluble en agua caliente no será superior al 0,15 %

- Características microbiológicas La legislación no recoge pruebas microbiológicas - Forma de recepción La forma de recepción es en sacos - Condiciones de almacenamiento En un lugar seco a temperatura ambiente. -Vida útil. El azúcar tiene una vida útil muy prolongada si tiene buenas condiciones de almacenamiento. Con lo cual su almacenamiento no supondrá un problema de caducidad. - Estacionalidad El azúcar no presenta estacionalidad, está disponible todos los días del año. c) Leche desnatada en polvo - Definición según CAE 2006. Es el producto seco y pulverulento que se obtiene mediante la deshidratación de la leche natural, o de la total o parcialmente desnatada, higienizada al estado líquido antes o durante el proceso de fabricación. - Características fisicoquímicas Color uniforme, blanco o cremoso claro, carente de color amarillo pardo, característicos en productos recalentados, así como de cualquier otro artificial. Olor y sabor fresco y puro, antes y después de su reconstitución. Ausencia de conservadores, neutralizantes o de cualquier otra sustancia ajena a la composición de la leche no incluidos en las listas positivas del CAE. Humedad, máximo 5 % en peso. Materia grasa 1,5 % como máximo. Acidez, expresado en ácido láctico, 1, 85 %. Acidez de la grasa, expresada en ácido oleico, máximo del 2 % en peso de la grasa. Ausencia de impurezas microscópicas. Índice de solubilidad 1,25 mL como máximo. 9

- Características microbiológicas Menos de 100.000 colonias de gérmenes por g de leche en polvo. Ausencia de coliformes en 0,1 g de leche en polvo. Prueba de la fosfatasa, negativa. - Forma de recepción En bolsas laminadas con una capa interior de polietileno. Con un tamaño de 15 y 25 kg. - Condiciones de almacenamiento En frío y protegerse contra el contacto con el agua durante su almacenamiento. - Vida útil La leche en polvo desnatada tiene una vida útil de 3 años. - Estacionalidad Disponible todo el año. d) Almidón modificado - Descripción Es el obtenido por hidrólisis incompleta del almidón comestible, mediante diversos procedimientos tecnológicos y concentración hasta consistencia sólida. Estos almidones alimentarios modificados son ampliamente utilizados en la industria alimentaria, con objeto de mejorar la presentación, estabilidad, textura y calidad de los productos finales (Tate & Lyle, 2009). - Características fisicoquímicas Se presenta en trozos o gránulos pegajosos, ligeramente amarillentos y totalmente solubles en agua. Tendrá como máximo 20 % de humedad, 15 % de dextrina, 1,5 % de sustancias minerales y 0,1 % expresada en ácido sulfúrico. El contenido mínimo de azúcares reductores será, espesado en glucosa, del 65%. - Características microbiológicas Estarán libres de parásitos en cualquiera de sus formas, de microorganismos patógenos y toxinas de origen alimentario. - Forma de recepción 25 kg. Bolsos del PE o de los PP 10

500 kg, 850 kg, 1000 kg. Bolsas a granel del PE o de los PP. - Condiciones de almacenamiento En un lugar seco a temperatura ambiente. - Vida útil 2 años - Estacionalidad Disponible todo el año. DATOS TÉCNICOS DE LOS ADITIVOS a) Estabilizadores E-407 (carragenato) - Descripción Se consideran estabilizadores aquellos aditivos que se añaden a los alimentos y bebidas con el fin de proporcionarle el aspecto y consistencia adecuados, o para evitar modificaciones de sus caracteres físicos. El E-407 carregenato es un hidrocoloide que se extrae de las algas rojas Irish moss (Chondurs crispus). Su uso para nuestro producto será el de dar estabilidad a la emulsión (Cubero et al., 2002). b) Colorantes (E-100, E-160) y Aroma. E-100 (curcumina). Es el colorante de la cúrcuma, especia obtenida del rizoma de la planta del mismo nombre cultivada en la India. En tecnología de alimentos se utiliza, además del colorante parcialmente purificado, la especia completa y la oleorresina; en estos casos su efecto es también el de aromatizante (Cubero et al., 2002). E-160 (carotenoides). Los carotenoides son pigmentos orgánicos que se encuentran de forma natural en plantas y otros organismos fotosintéticos como algas, algunas clases de hongos y bacterias (Cubero et al., 2002). El aroma tipo vainillina es un compuesto orgánico extraído de la vainilla, se encuentra en el mercado como polvo blanco o liquido ya incluido en un brebaje y se utiliza para dar aroma a los alimentos. El uso de estos aditivos esta permitido en las industrias alimentarias y sus dosis deben ser aplicadas según Buenas Prácticas de Fabricación (BPF).

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2.3.

VOLUMENES Y COSTOS DE MATERIAS PRIMAS

Para poder cubrir las necesidades y expectativas del mercado hemos calculado una producción con un margen 5% por arriba de las cifras anteriormente nombradas, es decir, una producción de 38 mil natillas diarias lo que significa fabricar 4560 kilos de natilla por día. A continuación se presenta una tabla que resume las cantidades de materias primas necesarias por día y sus valores por kilo.

Composición Natilla Leche cruda Azúcar Almidón modificado Leche polvo desnatada Carragenina Aroma a vainilla Curcumina Caroteno 2.4.

Kg Producto necesarios para 38 mil Natillas/día 4.070,00 91,20 273,60 316,50 44,70 4,56 0,13 0,32

Precios (€/Kg) 0,70 0,72 21,50 1,33 33,00 37,30 20,00 250,00

ENVASADO

Según la legislación: Reglamento Marco (CE) nº 1935/2004.  No transferencia del envase al alimento.  No alterar características organolépticas.  Directivas específicas plásticos: Restricciones  Límites Máximos de Migración del alimento al envase.  Cantidades Máximas residuales. Se utilizará una máquina llenadora que trabaja en base a termosellado por lo que:  Material primario de envasado: PLASSEAL: capas sucesivas de PE, Adhesivo, PS.  Óptimas propiedades de proceso.  Temperatura termoformado: 90-140º C.  Densidad: 1.00 – 1.04 g/cm3.  Material terciario de transporte: cartón Costes:  0.05€ el envase de plástico junto con la tapa termosellada. A la venta en lotes de 1000 unidades.  Coste del cartón: 0.01€ la caja de cartón para transportar 72 natillas a 9 alturas. 12

2.5.

RESIDUOS DATOS TÉCNICOS DE LOS RESIDUOS

-

Descripción:

Debido a la naturaleza altamente diversificada de esta industria, variaciones del procesado, manipulación y envasado del producto crean residuos de diferente calidad y cantidad que, si no se tratan, pueden dar lugar a un aumento de desechos y severos problemas de contaminación. Los residuos de la industria de procesado de lácteos contienen altas concentraciones de material orgánico, tales como proteínas, hidratos de carbono y grasas, y altas concentraciones de sólidos en suspensión, alta demanda biológica de oxígeno (DBO) y alta demanda química de oxígeno (DQO), altas concentraciones de nitrógeno, altos contenidos de aceite y grasa en suspensión, y grandes variaciones en el pH, que necesita tratamiento especial para evitar o minimizar los problemas medioambientales (Wang, 2008). Las corrientes lácteas de residuos también se caracterizan por amplias fluctuaciones en los caudales, que están correlacionadas con la discontinuidad en los ciclos de producción de los d...