UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIASDEPARTAMENTO ACDEMICO DE CIENCIA Y TECNOLOGA E INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS

DISEO DE UNA PLANTA AGROINDUSTRIAL PROCESADORA DE CACAO PARA LA ELABORACIN DE CHOCOLATE MEZCLADO CON PRODUCTOS ELABORADOS A BASE DE FRUTAS

PROFESOR: Ing. Alfredo A. Carmona Ruz.

CURSO: DISEO DE PLANTAS INTEGRANTES: FERNANDEZ ROMERO, Mery. LOZA ESTEBAN, Angelica.

TINGO MARIA PERU

I. PROCESO PRODUCTIVO1.1. Caractersticas del proceso productivoPor efectos prcticos de estudio e investigacin se ha separado el procesamiento del cacao en tres etapas:1. Procesamiento del haba de cacao hasta licor de cacao.2. Procesamiento del licor de cacao y obtencin de derivados.3. Procesamiento y obtencin de chocolate relleno con pasta de fruta.Dentro del procesamiento del cacao se llega a elaborar subproductos que son manteca de cacao y polvo de cacao aparte de la produccin de chocolate por lo tanto se deber considerar estos subproductos para la comercializacin y como fuente de ingreso extra para la empresa.1.2. Descripcin del proceso productivo1.2.1. Diagrama de flujo Procesamiento del haba de cacao hasta licor de cacao.1. Recepcin de materia prima: El proceso inicia con la recepcin de la materia prima que consta de habas de cacao fermentadas y deshidratadas.2. Lavado: A continuacin se lavan las habas en tinas de cemento para eliminar impurezas, pesticidas, residuos orgnicos, piedras, vidrios, etc. Es necesario eliminar por completo todo este tipo de material extrao para mantener la calidad del producto y proteger la maquinaria de cualquier dao.3. Pre tratamiento trmico: Una vez limpias las habas son sometidas a un pre proceso trmico que bien puede ser un tratamiento con aire caliente, tratamiento con vapor saturado o tratamiento con radiacin infrarroja. El objetivo es desprender la cubierta de los cotiledones y eliminacin del resto de impurezas. Para este proceso se utilizar un micronizador que produce temperaturas superficiales de 105 C en 60 segundos. El tipo de calor que se irradia produce que la cscara se seque violentamente y la energa absorbida por los cotiledones aumenta la presin de vapor de agua en la superficie de estos provocando que la cscara se parta y se libere el cotiledn.4. Descascarado: El siguiente paso es trozar las habas de una forma grosera para separar las cubiertas de los cotiledones fracturados por medio de un descascarador.5. Pre trituracin: Continuando con el proceso la siguiente fase es la pre trituracin hasta que las partculas alcancen una dimensin de 1 - 4 mm. El objetivo de esta operacin es aumentar la velocidad de las reacciones en la fase posterior.6. Tostado: La etapa siguiente corresponde a tostar el cacao triturado. Durante el tostado se erradican microorganismos como levaduras y hongos y tambin se desarrollan componentes saborizantes y colorantes. Temperatura 100 140 C, tiempo 45 - 50 min para habas de 1 - 4 mm.7. Molturacin: Ahora el cacao se encuentra listo para la fase de molturacin, primero se realizar una trituracin previa en la cual la manteca de cacao liberada por las clulas agrupadas se funde por efecto de la elevacin de temperatura. Como resultado de esta operacin se obtiene una pasta todava grosera por lo que se debe realizar a continuacin una trituracin fina para evitar que las partculas finas slidas del cacao sean mnimas ya que estas partculas tienden a ligar grasa lo que resulta en propiedades de fluxin muy pobres. Tiempo de primera molienda 30 min. Tiempo de molienda fina 30 min. Temperatura final pasta 60 C.

8. Tratamiento de pasta: Como resultado del tratamiento anterior se obtiene la pasta o licor de cacao. En esta fase se da un tratamiento a la pasta para desarrollar el sabor, eliminacin de humedad y tostacin de la masa de cacao por medio de un evaporador de capa fina. Temperatura 80 - 110 C, tiempo 35 min.Concluyendo estas ocho operaciones se obtendr una pasta o licor de cacao de una alta calidad e higiene lista para ser destinada a la elaboracin de chocolates o para la obtencin de sus derivados.

Flujograma 1. Procesamiento del haba de cacao hasta licor de cacao.TEMPERATURA 80-110c TIEMPO 35 minTrituracin previaTrituracin finaTEMPERATURA 100-140c TIEMPO 45-50 minTAMAO DE 1-4 mmTEMPERATURA 105c X 70 SEGUNDOSGRANO DE CACAO FERMENTADAS Y DESHIDRATADAS

Procesamiento del licor de cacao y obtencin de derivados.1. Prensado: A partir de la pasta de cacao obtenida en el proceso anterior la fase que sigue es el prensado por medio de una prensa horizontal. El resultado ser aproximadamente 55% torta de cacao desengrasada y 45% manteca de cacao.2. En este punto el proceso se divide en dos cadenas: procesamiento de torta y procesamiento de manteca. Procesamiento de la torta de cacao: Enfriamiento: la torta de cacao se deposita en un silo atravesado por aire fro. Temperatura final de torta 15 C. Molienda: una vez enfriados los fragmentos groseros de la torta son reducidos con un molino de discos dentados. Tamizado: por medio de una criba con agitacin se separan las partculas burdas del polvo de cacao finamente molido. Empaque y almacenamiento: se empaca el fino polvo de cacao en bolsas plsticas de polipropileno en presentaciones de 1000 g. El polvo de cacao es muy codiciado en la industria alimentaria para bebidas, pastelera, coberturas, etc. Procesamiento de la manteca de cacao: Filtracin y desodorizacin: la manteca pasa por una serie de filtros para eliminar cualquier materia extraa y se eliminan los compuestos que causan malos olores mediante calor a una temperatura de 80 a 110 C, tiempo 25 35 min, utilizando un tambor caliente en donde se forma una fina capa de manteca. De esta forma se eliminan los compuestos voltiles no deseados. Enfriamiento: la pasta refinada y desodorizada pasa por un tnel de viento para bajar la temperatura. Empaque y almacenamiento: finalmente se envasa la manteca en envases de plstico de 1 kg de capacidad sellados con lmina de aluminio y tapa plstica.Flujograma 2. Procesamiento del licor de cacao y obtencin de sus derivados.

Procesamiento y obtencin de chocolate relleno con pasta de fruta.1. Mezclado: en esta fase se adicionarn en diferentes porcentajes manteca, polvo y pasta de cacao ms ingredientes propios de cada casa chocolatera como pueden ser leche en polvo, frutos secos, azcar, etc. Se lo realiza en un agitador con paletas. Tiempo de mezclado 35 min.2. Molienda: por medio de un molino de discos se reduce la dimensin de todas las partculas resultantes de la mezcla con el objetivo de mejorar la textura en el producto final. Tiempo requerido 30 40 min.3. Conchado: para esta fase se utiliza una mquina denominada concha, puede durar hasta 48 horas a una temperatura constante de 60 - 80 C. En esta fase se desarrollan cambios fsicos y qumicos que contribuyen con el desarrollo del sabor del chocolate final. Consta de tres fases, fase seca en donde se evapora humedad, fase pastosa donde se desarrolla el sabor por cizalladura y la fase lquida en donde se produce una homogeneizacin por medio de agitacin intensa.4. Atemperado: por medio de una bomba se traspasa la pasta fundida hacia una mquina de atemperado. En esta etapa debemos llevar el chocolate hasta una temperatura de 40 45 C, luego se baja la temperatura hasta 28 C para inducir la pre cristalizacin parcial de la manteca de cacao y finalmente se sube la temperatura hasta 31 33 C para proceder con el moldeado. Durante el atemperado la cantidad de partculas slidas aumenta ligeramente por lo tanto su viscosidad tambin, esto es un cambio necesario para moldear el chocolate y que solidifique correctamente. Tambin las propiedades de brillo y estabilidad mejoran con este proceso. Tiempo necesario 30 - 40 min.5. Moldeado: temperatura de chocolate 31 33 C. En esta fase se buscar conseguir piezas con tamaos y cantidades precisas. Se utilizar moldes de plstico que representan facilidades en el desmoldeo y menos peso de carga. En esta fase interviene la adicin de pasta de fruta. Por medio de una banda trasportadora los moldes recorrern hasta ser llenados completamente por un inyector, luego del tiempo necesario los moldes se voltean para eliminar el exceso de chocolate. Una vez formada la cpsula de chocolate se inyectan las pastas de frutas mediante un inyector. El siguiente paso es recubrir el molde con una capa de chocolate final. La banda transportadora con ligera agitacin corregir las superficies de los moldes. A continuacin los moldes entran en un tnel de enfriamiento donde el chocolate se solidificar completamente para proceder con el des moldeo. Una mquina moldeadora moderna tiene todos los componentes y espacios necesarios para realizar esta operacin.6. Empaque y almacenamiento: el envase se realizar en cajas de cartn individuales y papel cera que recubrir el chocolate por medio de una mquina empacadora horizontal con toda la informacin requerida en la etiqueta del producto adems del logo y la publicidad elaborada. Las piezas resultantes sern almacenadas en cajas de 60 unidades. Capacidad de empacadora 5 60 unidades por minuto.

Flujograma 3. Proceso para la obtencin de chocolate.MANTECA DE CACAO, POLVO DE CACAO, PASTA DE CACAO Y ADITIVOS EXTRA

Temperatura 31-33 C

Temperatura 60-80 C24 horas40 -60 min40 min

1.3. Balance de materia CUADRO 1. Balance de materia para obtencin de licor de cacao.OPERACIONESENTRAAGREGAPIERDECONTINUARENDIMIENTO

kg%kg%kg%kg%operacin proceso

Materia prima100100--------

Lavado100100--0,480,4899,5299,5299,5299,52

Pre-tratamiento trmico99,5299,52----99,5299,52100100,482

Tostado99,5299,52--4,6184,61894,90294,90295,36095,820

Descascarillado94,90294,9--13,7613,7681,14281,14285,50190,094

Molienda81,14281,14----81,14281,142100123,241

Tratamiento de Pasta81,14281,149,7379,7377,9987,99873,14473,14490,143111,093

Producto Final73,144----73,144100

CUADRO 2. Balance de materia para obtencin de polvo de cacao.OPERACIONESENTRAAGREGA PIERDECONTINUARENDIMIENTO

kg%kg%kg%kg%operacin proceso

Prensado73,14473,14--40,88540,88532,25932,25944,10360,297

Torta de cacao32,25932,26----32,25932,259100309,991

Pulverizado32,25932,260,9380,93831,32131,32197,092300,977

Producto Final31,321----31,321100

CUADRO 3. Balance de materia para la obtencin de manteca de cacao.OPERACIONESENTRAAGREGA PIERDECONTINUARENDIMIENTO

kg%kg%kg%kg%operacin proceso

Prensado73,14473,14--40,88540,884532,2632,2644,1060,30

Desodorizacin32,2632,26--0,4760,47631,78431,78498,52305,41

Producto Final31,78431,784100

CUADRO 4. Balance de materia para la obtencin de chocolates.OPERACIONESENTRAAGREGA PIERDECONTINUARENDIMIENTO

kg%kg%kg%kg%operacin proceso

Mezclado9,69,626,426,4--36363753906,3

Conchado3636--0,360,3635,635,699275

Moldeado35,635,67,19197,1920,8390,83942,042,0117,83330,60

Producto Final42,042,0100

CUADRO 5. Balance de materia para el relleno de chocolate.OPERACIONESENTRAAGREGA PIERDECONTINUARENDIMIENTO

kg%kg%kg%kg%operacin proceso

Materia prima100100----100100100100

seleccin100100--11999999,0099

lavado9999--0,50,598,598,599,49100,499949

pelado98,598,5--4,54,5949495,4396,8847432

pulpeado9494--0,450,4593,5593,5599,52105,873699

Mezclado93,693,63535--128,6128,6137,39146,787567

Coccin129129--3,53,5125,5125,59775,4161409

Producto Final9797100