TRABAJO COLABORATIVO No. 2 PROCESOS QUIMICOSPRESENTADO POR:JORGE OCTAVIO REALPE MUOZLEIDY JOHANNA MURCIAWILBER ANDRES MENESESJULIAN SUAREZ RIVERAAL TUTOR:VICTOR FONSECAUNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD-MAYO DE 2012ISNOS HUILAINTRODUCCINEl presente trabajo de investigacin desarrollado, busca establecer conocimientos ms profundos con relacin al consumo del Agua Potable, como Materia Prima para la Industria de Alimentos de bebidas refrescantes, donde el 95% del componente del producto es Agua con aditivos propios de cada compaa, donde puede el Agua Potable convertirse en gaseosa, refrescos, te y otra serie de productos que emplean el Agua como materia prima fundamental para sus procesosLos refrescos son una bebida saborizada, efervescente (carbonatada) y sin alcohol. Estas bebidas suelen consumirse fras, para ser ms refrescantes y para evitar la prdida de dixido de carbono, que le otorga la efervescencia.Es bien conocido que el consumo de refrescos se ha incrementado en las ltimas dcadas ocupando un lugar importante en la alimentacin. Lo que muchos no sabemos es que Mxico es el primer lugar per cpita de consumo de refrescos en el mundo. Segn encuestas realizadas en 1993, los pases con mayor consumo per cpita son EU 200 litros/ao, Mxico 140 litros/ao, Canad 110 litros/ao, Argentina 70 litros/ao y Arabia Saudita 60 litros/ao y a partir de 1989 se han incrementado de un 5 a 30 por ciento, lo que ha llevado a nuestro pas a ser el nmero uno. Es por esto que hemos decidido hacer un anlisis sobre el impacto que tiene el consumo de refrescos en nuestro pas.Los refrescos estn compuestos bsicamente de azcares tales como sacarosa, glucosa, fructosa, por lo tanto son una fuente rpida y concentrada de energa.Es importante consumir lquidos durante y despus de realizar alguna actividad fsica, sin embargo dependiendo del ejercicio realizado y su duracin se debe elegir la bebida a consumir.OBJETIVOSOBJETIVO GENERALContinuar con la investigacin sobre el producto qumico escogido en el trabajo colaborativo 1, Pero haciendo nfasis en un proceso qumico donde intervenga este.OBJETIVOS ESPECFICOS:Poner en prctica los conceptos trabajados en la unidad dos.Socializar con el grupo colaborativo para afianzar conceptos e ideas para el desarrollo de la presente actividad.Agua Potable para la Elaboracin de Bebidas RefrescantesEste Recurso en la actualidad ha despertado el inters y preocupacin de la sociedad por dos razones principalmente, el Agotamiento del Recurso y la Seguridad Alimentaria. En este trabajo se enfocar la segunda razn, basado en que el Agua Potable es un Derecho y como tal debe ser de Calidad.Las caractersticas fisicoqumicas, microbiolgicas y organolpticas que debe cumplir el Agua Potable est regido por la Normatividad Legal Vigente en nuestro pas, considerando adems, cobertura del servicio, para ser suministrado a la poblacin civil y las compaas que emplean este Producto como insumo de sus Procesos Industriales.Diagrama de Proceso de Potabilizacin de Agua hasta la Distribucin para Fabricacin de Bebidas RefrescantesARTE del Agua Potable (Especificaciones del Producto Terminado)Variable Fisicoqumicas Unidades RangoTurbiedad NTU < 2.0Cloro Residual o Libre Cl2 0.3 1.0Dureza CaCO3 < 100 ppmpH - 6.5 8.5Conductividad Ohm < 1000Hierro Fe Mx. 0.3Color UPC < 15Sabor Organolpticas AceptableOlor AceptableNitritos NO3Sulfatos SO4Cloruros ClAlcalinidad CaCO3y otros minerales, cuyo anlisis se realiza anualmente, conforme lo establecido por la Norma, referente a la frecuencia de muestreo y anlisis de Verificacin del Agua Potable.Limites Microbiolgicos permisibles para Aguas de Consumo Humano1. Bacterias mesfilas viables: en agar Plate Count 24 h. a 37C, no mas de 500 UFC/ml.2. Bacterias coliformes: NMP a 37C 48 h. (Caldo Mc Conckey o Lauril Sulfato), en 100 ml; igual o menor a 3.3. Ausencia de Escherichia coli: en 100 ml4. Ausencia de Pseudomona aeruginosa: por 100 ml de muestra Determinacin del nmero de bacterias aerobias mesfilas por el Mtodo de recuento en placaFASE 2: CALCULOS DE BALANCES MASICOS, BALANCES ENERGETICOS, DETERMINACION DE COSTOS1.- Basado en los resultados obtenidos en el trabajo colaborativo 1, el estado del arte y la investigacin de mercado del Agua, se relaciona en el siguiente cuadro los balances:Una vez el agua est lista para ser distribuida, es conducida hasta el rea de proceso donde se fabrican los refrescos de acuerdo a la formulacin de cada referencia. Puede ser refrescos en forma de jugos, t, nctares, leche saborizada y avena.PROCESO NUMERO DE OPERACIONES DIFICULTAD OPERACION OPERACIONES UNITARIAS ESCENCIALES OPERACIN ADICIONAL FORTALEZA O AMENAZA DEL PROCESOTratamientos y depuracin del agua 3 Media Los aljibes de agua bruta, de agua clorada y depsito pulmn de agua tratada, se comprueba que estn limpios yque los cierres y precintos instalados en los puntos de acceso no han sido manipulados, procediendo a su puesta a puntade cierres y limpieza, ante la existencia de algn desajuste. En el tratamiento de clarificacin, los reactivos se adicionan a la tubera de la lnea de produccin situada anterioral filtro de arena, donde quedan retenidos los flculos formados, siguiendo el procedimiento establecido.CR 1.12 El tratamiento de coagulacin-floculacin (descarbonatacin con cal) se realiza en un decantador, siguiendo elprocedimiento consignado donde tienen lugar las reacciones y donde se retienen la mayora de los floculo formados. Establecer los pesos adecuados para realizar correctamente el siguiente pasoManipular productos del tratamiento y depuracin del agua 3 Media La manipulacin de materias peligrosas, como hipoclorito sdico, se realiza en lugares ventilados y teniendo encuenta que no est permitido actuar sin gafas, pantalla facial, guantes y botas de goma. Se comprueba antes de manipular el producto de tratamiento, que el recipiente a utilizar est limpio, y es eladecuado, mantenindose separados los cidos. En los recipientes de almacenamiento de productos, se vigila que no estn expuestos al efecto del calor y de la luz yque permanecen perfectamente cerrados y en sus depsitos o cubetos de retencin para prevenir posibles fugas.Realizar la preparacin y los tratamientos de des endurecimiento, asegurando las condicionesptimas del agua, a travs de smosis inversa. 3 Media Se controla que las resinas de intercambio catatnico se regeneran mediante el empleo de las soluciones de clorurosdico, siguiendo el procedimiento establecido. Se comprueba cuando el proceso es automtico, que las bombas de impulsin de agua, las bombas de solucinregenerarte y las vlvulas de proceso, actan en el momento adecuado En los ciclos de regeneracin de las resinas de intercambio inico, se comprueba que no sale agua por ninguna delas columnas de regeneracin, ni se produce un eventual arrastre de las mismas.Realizar los tratamientos y preparacin del jarabe de azcar de acuerdo con los procedimientosoperativos de produccin 3 Media Se verifica que est perfectamente limpio el tanque donde se va a realizar la disolucin del azcar, el circuito deManipulacin, as como toda el rea de trabajo, realizndose la limpieza en caso de anomala. Tenga las propiedades de aplicacin y funcionamiento ptimas.En esta etapa tambin se entona el producto de acuerdo a un color de referencia Se realiza la admisin de azcar en los tanques de agua a 80C, cuando estn a media capacidad, conectando losAgitadores del tanque para su correcta homogeneizacin y disolucin. El azcar de fructosa que se recibe limpio y depurado, se enfra hasta la temperatura idnea y se acumula en lostanques de almacenamiento,Agua: Es el componente mayoritario de los refrescos carbonatados, representa el 90% del total del producto. La calidad del agua utilizada en la elaboracin tiene una repercusin directa sobre la calidad del producto final, por lo que siempre es necesario someterla a un tratamiento previo. El agua tratada es un producto obligado en la produccin de bebidas gaseosas, ya que por norma se debe tener para el proceso agua que cumpla las condiciones de aguas potables.Jarabe: La formulacin del jarabe consiste en la combinacin de aromatizantes, azcares y/o edulcorantes, acidulantes, colorantes, conservantes, antioxidantes, emulsionantes, estabilizantes, espesantes y espumantes, los carbonatos y los bicarbonatos, Hierro, Zinc y Vitaminas.1.2.- Conforme el Diagrama de Proceso, el uso Industrial que tiene el Agua Potable, su Valor Agregado y la determinacin de la importancia de las materias primas nacionales o importadas, se relaciona a continuacin.USO ACTIVIDAD VALOR AGREGADO MATERIAS PRIMASCIP Lavado de Equipos empleados en la fabricacin de RefrescosCaractersticas Fisicoqumicas y Microbiolgicas (ver Arte)AGUA POTABLELavado de Mquinas Envasadoras de RefrescosLavado de Silos y TanquesLavado de Ductos y Tuberas de Circulacin de RefrescosFABRICACIN Llenado de Tanques para Preparacin de Refrescos en Lnea Aspticos y AmbecOTROS USOS INDUSTRIALES Lavado de Pisos en reas de Proceso, Empaque y Llenado -Lavado Externo de Tinas y Canecas que contienen Materia Prima e Ingredientes para la fabricacin de Refrescos-Lavado de secciones externas de Mquina y Bandas Transportadoras -Lavado de Cubetas para almacenamiento de Producto Terminado-Sistemas de Refrigeracin e Intercambiadores de Calor en Equipos de Proceso y Empaque Suavizacin del Agua por Intercambio inico (Osmosis Inversa) Desinfectante enagua de Cooler NacionalSERVICIOS INDUSTRIALES Generacin de Vapor (calderas) Suavizacin del Agua por Intercambio inico (Osmosis Inversa) Resina (Suavizador) ImportadaPrecipitantes de DurezaSecuestrante de Oxgeno NacionalSistema de Fro (Condensadores Evaporativos)- BiosidaInhibidor de CorrosinHipoclorito de SodioNacionalPlanta de Potabilizacin de Agua- Hipoclorito de SodioCoagulanteFloculanteNacionalPlanta de Tratamiento de Agua Residual- CoagulanteFloculanteHipoclorito de SodioAntiespumanteNacionalDOMESTICO Baos -AGUA POTABLEPisos y reas de Circulacin Peatonal -Cafetera y Casino Caractersticas Fisicoqumicas y Microbiolgicas (ver Arte)Anlisis Valor Agregado que tiene el Agua Potabilizada por esta planta Productora de Bebidas Refrescantes:1. Caractersticas Fisicoqumicas y Microbiolgicas (ver Arte), lo que le permite a diferencia de los acueductos municipales, tener rangos y estndares de Calidad ajustados a valores ms exigentes que permitan proporcionar Seguridad Alimentaria para el consumidor de Refrescos en cumplimiento de Normas como las BPM, HCCP, Kosher e ISO: 9000 y 14000.2. El Agua una vez sea Potable, por una lnea alterna de distribucin, es sometida al proceso de Suavizacin o Ablandamiento (cero dureza o CaCo3) para ser empleada en calderas (generacin de vapor) y sistemas de los Equipos de fabricacin de Refrescos donde el agua es calentada por encima de 100 grados centgrados (en intercambiadores de calor y Pasteurizacin) para evitar que se formen depsitos (incrustaciones) de sales que puedan daar el material.Anlisis Materias Primas:Las materias Primas estn encaminadas al logro de las caractersticas fisicoqumicas del agua conforme sea su uso, siendo tratada con productos qumicos que se las proporcionan para adquirir el valor agregado descrito anteriormente.1.3.- Disear el preliminar del diagrama de proceso donde se muestren todas las operaciones unitarias esenciales con los correspondientes flujos msicos de entrada y salida. (Todas las referencias deben ir con sus pies de pginas correspondientes segn la norma ICONTEC).1.4.- Disear el diagrama de proceso intermedio para diferenciar todos los tipos de operaciones unitarias presentes (FISICAS, QUIMICAS O MIXTAS) en el proceso productivo y los fenmenos de transferencia (MASA, CALOR, MOMENTUM O MIXTAS) posibles.2.- Determinar la cantidad a producir, definiendo una base de clculo y justificada en el estudio de mercado del trabajo colaborativo 1; Con la cantidad a producir se debe mostrar en un cuadro de EXCEL los balances de masa necesarios, para calcular las cantidades de materias primas necesarias, diferenciando entre Los materiales directos(los que estn dentro del producto o materias primas bsicas esenciales) y los materiales indirectos (todos los materiales adicionales que son los que hacen posible la reaccin, el producto o su presentacin final). Tambin las cantidades de los posibles subproductos que se puedan analizar.Materiales Involucrados en la Produccin de Refrescos en CajitaCantidad de Material Directo Materiales Directos Materiales IndirectosVariablesSubproductos Residuos o acumulacionesAgua: 100 toneladas por hora. maquinaria agua sabores jugosAzcar o Fructosa tanques frutas Colores mermeladasJugo de fruta concentrado. calor esencias tamaosPulpa de fruta(opcional) calderas Colorantes contenidoAditivos (micro ingredientes filtros cartn875,000 cajas de cartn por mes, 240 cc / caja. PlsticoCONTROL DE CALIDADDurante todo el proceso de produccin se deben llevar acabo ciertas medidas para garantizar la calidad del producto. Las pruebas ms importantes son las siguientes: Concentracin o densidad del jarabe (Grados brix).-En esta prueba se mide la densidad del azcar en el jarabe. Su determinacin debe ser precisa, para cumplir con las especificaciones.Para esto, las mediciones se realizan tomando, al azar, botellas envasadas cada cierto tiempo, en este caso son cada 30 minutos: se hace uso de un densmetro y un termmetro Fahrenheit. Primero se elimina el gas de la muestra, agitando constantemente, y luego; el liquido, es vertido en una probeta, en la que se introduce un densmetro y un termmetro; con estas mediciones, y haciendo uso de una tabla preestablecida se determina la densidad o brix.. Carbonatacin.- Consiste en determinar el contenido y concentracin de gas carbnico en la bebida, que debe estar con la correcta altura de llenado.Para esta prueba se utiliza un manmetro y un termmetro, la botella se agita por 25 segundos aproximadamente, se perfora la tapa con un equipo especial y se mide hasta que la presin llegue a 0 psi., se vuelve a agitar y se toma la medicin. Despus se introduce el termmetro por el orificio en la tapa y se toma la temperatura. Finalmente con los valores de presin y temperatura se determina el volumen de carbonatacin de la bebida. Los controles de brix y carbonatacin, son muy importantes, por esto se debe calibrar y comprobar el buen funcionamiento de los equipos utilizados en su medicin. Otros controles realizados al producto son: Coronado o encapsulado hermtico, apariencia, sabor y olor.Pruebas del agua Sabor y Olor.- No debe tener ningn olor ni sabor; porque, origina en la bebida un sabor censurable. Turbidez.- Debe tener como mximo 5.0 P.P.M.; ya que, origina sabor censurable y decoloracin en la bebida. Algas y protozoo, levadura y mohos.- No debe tener ninguno; ya que, origina adems de sabor censurable en la bebida, sedimento y deterioro. Alcalinidad.- Mximo 50 P.P.M.; porque, neutraliza el cido de la bebida. Dureza total.- Verifica el control del buen trabajo de los ablandadoresLavado de envases Causticidad.- No debe haber ningn residuo custico en la botella lavada Residuo de detergente.- No debe tener. Temperatura de soluciones.- Verifica que la temperatura en la lavadora sea la adecuada para no tener problemas de choque trmico cuando la botella entre a la llenadora.Suciedad y mohos.- Se hace pruebas con azul de metileno paradescartar su presencia.Pruebas bacteriolgicasSe realizan peridicamente para evitar la formacin de mohos y hongos en la sala de embotellado.Personal Necesario para la produccin de los Refrescos Operador de maquina llenadoraPROPSITO: Definir las funciones principales del operador de la Mquina Llenadora, encargado de operar en forma correcta, efectiva y segura la Mquina Llenadora. Operador de la maquina desencajonadora.PROPSITO: Definir las funciones principales del operador de la Mquina Desencajonadora, encargado de operar en forma correcta, efectiva y segura la Mquina Desencajonadora. Operador de la maquina encajonadora.PROPSITO: Definir las funciones principales del operador de la Mquina Encajonadora, encargado de operar en forma correcta, efectiva y segura la Mquina Encajonadora. Operador del montacargas y control de la produccin.PROPSITO: Definir las funciones principales del operador de Montacargas. Encargado del abastecimiento de Envases vacos y llenos entre el stock y la planta. Selector de envases.PROPSITO: Definir las funciones principales del Selector de Envases, encargado de mantener limpios y ordenados los ambientes comprendidos dentro del permetro de la planta, as como el de apoyar con el abastecimiento de insumos a la lnea de Produccin. Operario de produccin.PROPSITO: Definir las funciones principales del operario de produccin. Instruccin de trabajo para orden y limpieza de la apariencia exterior de la planta.PROPSITO: Definir funciones principales de los operarios de limpieza y jardinero de la empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza de salas de CIP y dilucin de carbn.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de procesos (jarabes). Instruccin de trabajo para orden y limpieza del rea de tratamiento de agua.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de procesos (tratamiento de agua). Instruccin de trabajo para orden y limpieza del almacn general.PROPSITO: Definir funciones de los operarios del almacn y operarios de la empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza del almacn de concentrados y cmara fra.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de procesos (jarabes) y operarios de limpieza de empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza del almacn de Tapas - Procesos.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de limpieza de la empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza de rea de comedorPROPSITO: Definir funciones de los operarios de limpieza de la empresa de servicios. 2.4.14 Instruccin de trabajo para orden y limpieza de almacn de producto terminadoPROPSITO: Definir funciones de los operarios de patio y operarios de la empresa de servicios. 2.4.15 Instruccin de trabajo para orden y limpieza de rea de patio de operacionesPROPSITO: Definir funciones de los operarios de patio, estibadores y operarios de limpieza de la empresa de servicios. 2.4.16 Instruccin de trabajo para orden y limpieza de almacn de herramientasPROPSITO: Definir funciones de los operarios de mantenimiento y operarios de limpieza de la empresa de servicios. 2.4.17 Instruccin de trabajo para orden y limpieza de servicios higinicos y vestuariosPROPSITO: Definir funciones de los operarios de limpieza de la empresa de servicios. 2.4.18 Instruccin de trabajo para orden y limpieza del edificio administrativo.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de limpieza de la empresa de servicios. 2.4.19 Instruccin de trabajo para orden y limpieza de laboratorio de aseguramiento de la calidad.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de limpieza de la empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza de taller de mantenimiento de flota.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de mantenimiento y operarios de limpieza de la empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza de zona de desechos y lavado de botellas.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de limpieza y operarios de lavado manual de botellas sucias de la empresa de servicios. Instruccin de trabajo para orden y limpieza de almacn de azcar y sala de vertido de azcar.PROPSITO: Definir funciones de los operarios de proceso (jarabes). Instruccin de trabajo para orden y limpieza de sala de jarabes simple y terminadoPROPSITO: Definir funciones de los operarios de proceso (jarabes). Instruccin de trabajo para orden y limpieza de sala de embotelladoPROPSITO: Definir funciones de los operarios de produccin y operarios de limpieza de la empresa de servicios.Datos basados en dos turnos de 8 horas diarias, 25 das al mesPlataforma cambiadora de calor. 1Tanque disolvente de azcar.2Bomba de transferencia de solucin de azcar. 2Bomba de fusin. 1Filtro. 2Tanque homogenizador. 4Bomba de transferencia. 1Cambiador tubular de calor. 2Tanque del producto. 6Mquina llenadora. 3Transportador de ensamblaje. 3Equipos de utilidad. 1Aire: 600 m3 por hora.Vapor: 3 toneladas por hora.Potencia: 850 KW.4.- Segn los balances energticos determinaran la cantidad de suministro energtico necesario, ya sea generado por ustedes o por los servicios pblicos, como son el servicio de electricidad o acueducto para los equipos de calefaccin o refrigeracin, o los costos de la instalacin y puesta en marcha de la caldera.Cantidad Energtica NecesariaKwats o btu Tipo de Energa Necesaria (endotrmicaO Exotrmica) Equipo EncargadoDe la GeneracinEnergtica Generacin Energtica(propia o Servicio Publico) Electricidad, gas o agua Costos de Generacin(en $ Colombianos)Vapor: 3 toneladas por hora Gas propano Caldera Consume Agua5.- Determinaran la cantidad de equipos necesarios para la produccin de su producto, en un cuadro donde muestren los equipos bsicos necesarios y los equipos de apoyo y servicio.Equipo Tipo de Equipo Bsico, Adicional, de Apoyo Operacin Unitaria que Realiza o Apoya Capacidad o Cantidad de Equipos Proveedores de los Equipos (mn.3) Costos de los Equipos en $ ColombianosSistema de Tubera de Conduccin del Agua Bombas de Empuje Llevan el liquido de un tanque a otro tanquesTanque de Preparacin Sistema de Centrifugado acelerar el proceso de sedimentacin Bombas de EmpujeTanque de Mezcla y Homogenizacin Sistema de Centrifugado y Agitacin Permite el mezclado de forma in mediata Sistema de CentrifugadTanque de Pasteurizacin Intercambiador de Calor / Vapor Generado por la Caldera Intercambia dor de calor Hace que el producto no se altere Maquina de envasadoSistema Tubera para la Conduccin del Refresco Bombas de Empuje Llevan el liquido al en vasadoMquina Llenadora Bandas Transportadoras Llevan el productoDe en vasadoCONCLUSIONES El fin de este trabajo de investigacin, fue el establecer; que procesos se realizan en la produccin de bebidas frescantes. Conocimos la importancia del agua potable como principal materia prima para la elaboracin de refrescos y te. Todo lo que tiene que ver con la elaboracin de los refrescos se encuentra rigurosamente controlado, los refrescos pasan por su proceso de elaboracin estricto para luego llegar a las manos de los consumidores y puedan disfrutar de su sabor.BIBLIOGRAFA Modulo: Procesos Qumicos. 2010