Procesos Industriales Casi Final.docx

INTRODUCCIÓN En toda industria todos los insumos que entran a un proceso u operación, salen como productos y como residuos. En este sentido, un balance de materia se define como la verificación de la igualdad cuantitativa de masas que debe existir entre los insumos de entrada y los productos y residuos de salida. Con el balance de masa se cuantifica el flujo de residuos que se dan en la planta, que tan grande son, en que pasos del proceso ocurren. Es de una gran ayuda para visualizar en donde se pueden introducir medidas para evitar las emisiones y cuales se pueden aprovechar reduciendo así el desperdicio de materia utilizable y reducir costos. En el presente trabajo se detallara el proceso productivo de la elaboración del queso, al mismo tiempo el análisis de balance de materia, y los resultados con respecto a este. Inicialmente el objetivo fue mostrar datos reales de una producción activa de una empresa ancashina, pero siendo un poco difícil la recolección de datos, ya que las empresas no quieren compartir dicha información por temas de privacidad y secretos de elaboración, se optó por tomar como modelo una producción semiindustrial, con detalles en el proceso de elaboración y balance de materia, es así que el objetivo del trabajo se cambió a:   

Ampliar la visión acerca de la elaboración del queso de manera semi industrial Identificar el rendimiento promedio para queso. Realizar un diagrama de balance de masa para el queso.

La recolección de datos se dio a través de información de fuentes como el internet y experiencia de personas, que realizan este tipo de proceso.

MARCO TEORICO 

LA LECHE

Producto íntegro no alterado ni adulterado y sin calostros (primera leche de la vaca después del parto), del ordeño higiénico, regular y completo de las hembras mamíferas sanas y bien alimentadas. La leche se puede considerar el alimento más completo que existe. La composición química de la leche de diferentes especies de animales es semejante, pero no igual. Todas ellas contienen los tres principios inmediatos: glúcidos, lípidos y prótidos, así como vitaminas y sales minerales. 

Exento de calostro y productos medicamentos, etc. Que puedan incidir negativamente en la elaboración maduración y conservación del queso, así como las condiciones higiénicas y sanitarias del mismo. Sus características:

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DERIVADOS DE LA LECHE Los derivados de la leche son la crema, los quesos y la mantequilla. La crema concentra las grasas de la leche y en mayor cantidad aún, la mantequilla, la cual se obtiene al aglomerarse los glóbulos grasos de la nata. Los quesos se preparan coagulando la leche más o menos desnatada mediante la aplicación del cuajo (en el comercio se vende en pastillas o de forma líquida), que produce la separación de la caseína de la leche. Es buen estimulante de la digestión y facilita la asimilación de grasas y carbohidrato.

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EL QUESO

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MATERIAS PRIMAS E INSUMOS:

La materia prima es la leche; los principales insumos son: fermento, cloruro de calcio, cuajo, sal, grasa vegetal, azúcar, frutas, saborizantes, chocolate, manteca, reactivos para el laboratorio, enzimas y bacterias, entre otras. Los insumos auxiliares son cloro, ácido y bases, detergente, entre otros. También se consideran a los materiales como: mantas para el queso, etiquetas, bolsas plásticas, papel para envoltura, materiales de oficina y laboratorio, escobas, paños, cepillos.

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FERMENTOS LÁCTEOS

Los fermentos lácteos comerciales están constituidos por cepas de microorganismos, seleccionados que se utilizan en la industria láctea para la elaboración de quesos, leches fermetadas, mantequilla, etc. En el caso de las queserías sirven para conferirle al queso curado características determinadas como sabor, aroma, textura y apariencia. Los fermentos lácteos o cultivos iniciadores cumplen las siguientes funciones en la formación del queso. 

DESARROLLO DE ACIDEZ: las bacterias lácticas utilizan la lactosa de la leche como fuente de energía y la transforman en ácido láctico y pequeñas cantidades de otras sustancias como ácido acético, ácido fórmico y CO2.

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Compuestos de aroma y sabor: algunas bacterias lácticas producen pequeñas cantidades de acetaldehído y diacetilo por la fermentación de los citratos, otorgando sabor aroma agradable. Además producen anhídrido carbónico que va a formar los ojos en algunos quesos.

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Actividad lipolitica y proteolítica: esta actividad tiene influencia en la formación de compuestos de sabor y aroma típicos en variedades de quesos maduros, como son acidos libres y transformaciones enzimáticas de algunos aminoácidos produciendo amoniaco acidos organicos ( ácido acético, propionico o isobuturico )

Estos fermentos son unos iniciadores lácticos concentrados liofilizados para la inoculación directa en la cuba de cuajado. Están compuestos por: 

Lactococcus lactis subsp lactis

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Lactococcus lactis subsp cremoris

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Lactococcus diaceylactis

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Streptococcus thermophilis

lactis

subsp

lactos

INDUSTRIA ANCASHINA

DON QUESO

INGENIERÍA DEL PROCESO PRODUCTIVO El código alimentario define el queso como el producto fresco o madurado solido o semisólido, obtenido a partir de la coagulación de la leche, ( a través de la acción del cuajo u otros coagulantes, con o sin hidrolisis previa de la lactosa) y posterior separación del suero obtenido el proceso de elaboración Necesidades de materias primas y aditivos Se estima una producción de queso de 78210Kg/año, para esa cantidad de queso se precisa las materias primas y aditivas que se indican en la tabla siguiente:

La producción de queso por tamaños será la siguiente:

Necesidades de personal. Para el tamaño de la fábrica será suficiente con 3 trabajadores dos en el turno de mañana (producción) y uno en el de tarde (atender tienda y otras labores)

DIAGRAMA DE FLUJO

DESCRIPCION DEL PROCESO PRODUCTIVO 1) RECEPCION DE LA LECHE La materia prima con la que se va a trabajar es leche cruda de oveja procedente de una explotación ganadera anexa a la fábrica de quesos. Las ovejas de dicha explotación son ordenadas mecánicamente y la leche obtenida se almacena en dos depósitos de recepción de 1500 litros de capacidad cada uno, a una temperatura de 4°C la leche se mantendrá en dicho depósito de 2 días. Al ser leche de una explotación ganadera del mismo propietario se conoce la procedente y calidad de la misma, lo que no evita el que se tomen muestras para contrastar dicha calidad y que cumple con los parámetros adecuados ya que de la calidad de la leche va a depender la calidad de queso. 2) CUAJADO Se trasiega la leche desde el depósito de recepción hasta la cuba de cuajado mediante una bomba con capacidad para mover 5000 l/h. Se dispone de una cuba de cuajado doble cero abierta, con una capacidad de 1500 litros en la cual se puede remover la leche mediante varillas.se va calentando la leche desde los 4°C iniciales hasta que se llega a una temperatura de 17.20°C, momento en el cual se añaden los fermentos (cepas de microorganismos seleccionados ) Con la adicción de estos fermentos se producen tres reacciones muy importantes:  

Glicolisis o conversión de la lactosa en ácido láctico. Proteólisis o degradación de las cadenas proteicas en sustancias más simples como peptonas, péptidas o aminoácidos.

3) CORTE CON LAS LIRAS Una vez alcanzada la textura deseada, se calienta de nuevo hasta llegar a los 3536 °C, momento en el que tiene lugar el corte de la cuajada con las liras que incorpora la misma cuba de cuajado. Esta operación se prolonga hasta que los gramos de cuajada tengan aproximadamente el tamaño de una lenteja. Con esta operación se trata de facilitar la salida del máximo suero posible de la cuajada ya su el queso resultante tendrá un menor contenido de humedad 4) DESUERADO Unas ves obtenidas el tamaño de grano de cuajada deseado, se abre la válvula de la parte inferior de la cuba de cuajado para verter la cuajada sobre una mesa Esta mesa tiene en su superficie una malla que deja pasar el suero s envía a un deposito gracias a una bomba que incorpora la misma mesa. La cuajada queda sobre la mesa, ya que no atraviesa la malla por su tamaño.

Ahora llega el momento de pasar esa cuajada o pasta a los moldes de polietileno micro perforado. Previamente a cada molde se le pone un trapo por el que puede salir el suero pero no la cuajada. Con el trapo ya colocado se procede al llenado de los moldes. Este llenado se hace a mano. Se dispone de 3 tamaños de molde, para quesos de 1,1.5 y 3 kg. Para esta operación se cuenta también con una mesa de escurrido en la que se van dejando los moldes con la pasta para colocarles la tapa correspondiente antes de llevar al prensado 5) PRENSADO Una vez esta la pasta en los moldes se procede al prensado. La instalacion contara con una prensa horizontal de S niveles y 4 metros de largo. Se colocan los moldes en dicha prensa y se mantienen entre 30 y 60 minutos a una precisión de 2 kg/cm2 Pasado ese tiempo se sacan los moldes para dar la vuelta a los quesos. A los de 3 y 1.5 Kg se les retira el trapo dejándoselo aun a los de 1 kg. Una vez dada la vuelta al queso se vuelve a meter en el molde y se lleva de nuevo a la prensa. Esta vez se mantiene entre 7 y 9 horas, que es el tiempo que tarde en coger tectura deseada y bajar el oh hasta 5.10 -5.30 . El ph varía dependiendo si se pretende hacer queso semicurado, curado, añejo o viejo. Al final de esta dase la superficie del queso debe quedar cerrada, suave y sangrietas o fisuras que favorezcan la penetración de mohos 6) DESMOLDADO / SALMUERA. Una vez sacados los moldes de la prensa se procede al desmoldad,es decir sacar el queso del molde y recortar si se procede, algun reborde que haya podido quedar en el queso. Una vez estan los quesos fuera del molde,se pasan a unos cestones para colocarlos en una baño de salmuera y que cojan la cantidad de sal necesaria. Cada ceston tiene capacidad para 360 kg de queso. La salmuera se mantiene a una temperatura de 8.5 °C y una concentracion de sal 16-17 ° baume. El ph de dicha salmuera se mantiene siempre entre 5.10 y 5.6 pudiendo añadirle si fuese necesario bajarlo, acido lactico. Se mantienen en la samuera 14 horas los quesos de 1 kg. 7) SECADO Despues de crearse durante un dia, se colocan los quesos en cajas de plastico apilables que permiten la circulacion de aire por todas las caras de la caja. Estas cajas se colocan en la camara de secado a una temperatura de 95-10°C y una humedad de 70-80%. Durante los 20 primeros dias de estancia en esa camara de secado se da a los quesos la vuelta diariamente, con esto se logra que se oreen mejor y qye no se marque la cara que apoya sobre la caja de plastico. Despues se dan la vuelta cada 3 dias. Esta fase dura entre 45-50 dias.

8) MADURACION A los 45-50 dias se pasaran los quesos de la camara de secado a la camara de maduracion. En la camara de maduracion se mantienen a una termperatura de 45°C y una humedad de 80-90%. En ambas camaras se colocaran difusores en las salidad de aire para que este no impacte directamente sobre el queso. Al estar trabajando con leche cruda, el tiempo minimo que tiene que pasar hasta la venta de un queso tiene que ser de 60 dias desde el dia de la elaboracion para evitar riesgos delisteria salmonella y bucella. Dependiendo del tiempo que se tenga el queso en la camara de maduracion se obtienen los siguientes quesos.    

Semicurado de 60 a105 dias Curado de 105 a 180 dias Viejo de 180 a 270 dias Añejo mas de 270 dias

Durante el periodo de maduracion se produce una descomposicion de la lactosa acido citrico, lactatos proteinas y grasa: 

La descomposicion de los hidratos de carbono, lactosa, con formacion de acido lactico, es provocada por los fermentos.

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La descomposicion de las proteinas con formacion de peptidos y aminoacidos es causada po la accion combinada de enzimas renina y de fermentos. El número de productos formados durante la descomposicion de las proteinas es una medida de la extension del periodo de maduracion.

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La descomposicion de la grasa en glicerina y acidos grasos liquidos con formacion del aldehifos y cetonas,es provocada por la enzima lipasa.

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El aroma del quesose obtiene a traves de un fino equilibrio entre ciertas sustancias como los acidos grasos, aldehidos, cetonas, aminoacidos y peptidos.

9) VENTA Finalmente el queso se etiqueta manualmente y esta listo para la venta.

BALANCE DE MATERIA En el Siguiente balance de materia se expondrán únicamente las etapas del proceso en las que se produzcan entradas, salida o cambios en el estado de las materias que intervienen en el mismo. Se realiza de acuerdo a la producción diaria normal de la empresa:

BALANCE DE MASA:

PROTEÍNAS: EL 79 % (CASEÍNAS) DE LAS PROTEÍNAS PASAN AL QUESO Y E L21% (LACTOGLOBULINAS) PASAN AL LACTOSUERO. GRASA: EL 93% DE LA GRASA PASA AL QUESO Y EL 7 % PASA AL LACTOSUERO. CANTIDAD DE QUESO; SUMATORIA DE: CASEÍNA + GRASA + LACTOSA + MINERALES + HUMEDAD

RESULTADOS Las pérdidas en corte están relacionadas a la eficiencia del corte del queso como producto final antes del empacado. Las pérdidas totales en el proceso fueron de 88.93% incluyendo suero y perdidas en corte. El rendimiento obtenido fue de 11.05%. Según Revilla, el rendimiento promedio esperado del queso crema bajo condiciones tradicionales de procesamiento es de 12%. La diferencia entre rendimiento es 0.95% esto se debe a que las temperaturas utilizadas para la obtención del cuajo en la tina del procesamiento del queso crema ascendieron a 35 º C. Esto implica un mayor porcentaje de desuerado dando como resultado una baja en rendimiento. Rendimiento 11.051 ± 1.7749

Entrada y salida de materia prima para el queso:

MAQUINARIA EMPLEADA

ANÁLISIS DE ENTRADAS Y SALIDAS Las oportunidades de mejora en una empresa pueden surgir en los puntos de producción donde los materiales son almacenados, usados, procesados y transformados. Para reconocer si se está haciendo un uso adecuado de los insumos y materias primas, es necesario tener muy claras las operaciones y las cantidades en que estos se utilizan. Dentro de una empresa láctea, los recursos necesarios para la transformación de materia prima pueden controlarse en puntos diferentes: 

En el punto de entrada respecto al balance (equilibrio) o sea, desde el momento en que se compra.

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El punto en el que usan la máquina, en la unidad de producción y en la salida de la unidad de producción, como producto terminado. Cuando pasa de una operación a otra.

La evaluación de entradas y salidas puede delimitarse a un proceso completo o a una selección de operaciones unitarias, entendiéndose como el proceso o equipo en el lugar donde se introducen las materias primas e insumos, ocurre el proceso y se extraen los materiales, posiblemente en diferente forma, estado y composición. Las operaciones unitarias son plasmadas en un diagrama de flujo que muestra la secuencia e interrelación entre ellas, así como las entradas y salidas en cada operación. El diagrama de flujo tiene como objetivo presentar de forma global los materiales usados, ilustrar las áreas principales y secundarias del proceso, identificar los puntos de origen, uso y tratamiento de las materias primas y procesadas, de manera tal que se puedan interpretar rápida y fácilmente.

CONTROL DE CALIDAD El control de calidad es el sistema de inspección análisis y actuación que se va a aplicar al proceso de fabricación. Va a garantizar que el queso, durante su producción manipulación almacenamiento, elaboración y distribución es inocuo, sano y apto para el consumo humano, cumple con todos los requisitos de calidad y esta etiquetado de forma objetiva y precisa, de acuerdo con las disposiciones de la ley. Así mismo, gracias a este sistema, se asegura que con una muestra pequeña pero representativa se puede juzgar la calidad del alimento.

PRODUCTO TERMINADO. Una vez finalizado el proceso con el queso ya terminado, se realizaran los últimos controles que aseguren que el producto fina tiene una calidad óptima y es apto para el consumo, Estos controles incluirán: 

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Análisis microbiológicos: para comprobar ausencia y/o cantidades de microorganismos que aseguren que el producto es apto para el consumo humano. Físico-químicos: para determinar contenidos en grasa, extracto seco, humedad, proteínas, PH, et. Organolépticos: se observa la apariencia externa (forma, pero, estado de corteza) e interna del queso (color, ojos, humedad, grasa) además se controlara olor, sabor, textura, aroma y dureza.

APLICACIÓN DEL SISTEMA APPCC A continuacion se presenta el diagrama de flujo de los puntos criticos de control del proceso. En el anexo correspondiente estan detallados todos los peligros, medidas preventiva, tolerancia, vigilancia,medidas correctoras y registros de cada etapa del proceso.

TIPOS DE SUBPRODUCTOS Y RESIDUOS  SUERO: es el reiduo mas tipico de una industria elaborada de quesos representa una parte importante del contenido acuoso de la leche en el que quedan diferentes materias nutriticas que no han podido quedar retenidas en el queso. Son materias como proteinas osolubles estimadas por termino medio en un 20% de la fraccion grasa en un contenido porcentual variable en funcion del tipo de leche empleada pero que puede rondar entre el 0.6 y el 1%. Por ultimo una importante fraccion de azucares hidrosolubles en su version no metabolizada(lactosa) o transformada en acido lactico por la absorcion de los microorganismos. En definitiva se trata de una solucion acuosa rica y heterogenea tanto desde el punto de vista nutritivo como medio ambiental.  FINOS: con este nombre se designa a una fraccion de materia semisolida de pequela cuantia que o bien no ha podido ser retenida en el queso por su pequeño tamañp o bien a quedado sobre la superficie de los equipos durante el arrastre. Su consistencia es similar a la del grano de cuajada es decir tiene proteina coagulable, grasa y azucares y mayor o menor grado de humedad ( suero asociado)  RESIDUOS SOLIDOS: entendidos como un conjunto heterogeneo de materias vinculadas a este proceso en algun punto de su flujo, de naturalezas muy diferentes. Son maaterias tan variadas como restos de quesos con defecto o problemas tecnologicos, envases vacios de ingredientese, restos, polvo,corteza del cepillado de los quesos.  RESTOS DE SALMUERA: se trata de soluciones salinas que se emplean para salar los quesos. Una vez utilizadas constituyen una solucion con alto contenido en materia prganica sal y otras impurezas. Tambien se optien aguas residuales de dos tipos: 

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Limpieza de fabrica: las aguas reisudales vienen representadas por los restos de agua con soluciones de productos quimicos empleados en la limpieza y en los aclarados, mezcladas con restos de materia organica del proceso. En esta empresa las aguas residuales pueden llevar restos de productos quimicos a baja disolucion ya que las concentraciones empleadas en la limpieza oscilan sobre el 2% tambien pueden llevar restos de desinfectantes. Servicios : se trata de aguas fecales y las aguas delimpieza utilizaas por los responsables de la empresa y los manipuladores para su aseo personal

CONCLUSIONES: 

Es importante recordar a las pequeñas o grandes empresas que realizar un análisis de balance de materia, ayuda a mejorar en el rendimiento de una producción ya que si se tienen datos exactos de lo que normalmente se usa gasta y desperdicia, hara que la empresa tenga mas claro el planteamiento de metas, a largo o mediano plazo.

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Se concluyo que el rendimiento obtenido en la elaboracion del queso es de, 93.9%

RECOMENDACIONES 

Realizar un estudio detallado de los costos involucrados de las perdidas de materias en los diferentes productos.

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Dar mantenimiento y revisar diariamente los equipos, antes de iniciar las labores, porque de esta forma se mantendrá un control que asegure calidad disminuyendo pérdidas.

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Pesar correctamente las materias primas y no calcular por observación las cantidades de masa y volumen.

ANEXOS