diseño-capitulo iii
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CAPÍTULO III
3.1 GENERALIDADES
En este capítulo se realiza una breve descripción de los procesos tradicionales y
modernos existentes para la obtención de la pasta de tomate y por ende el
proceso de su elaboración.
Esto se efectúa con la finalidad de realizar una mejor operación, rendimiento y
calidad del producto a obtenerse, teniéndose en cuenta las diferentes
evaluaciones a seleccionar el proceso más adecuado para la fabricación
industrial de pasta de tomate.
Como parte del desarrollo del proceso se detalla al final, el diagrama de bloques
y de diagrama de flujo de proceso seleccionado, así el balance de materia y
energía respectivo.
3.2 PROCESO DE MANUFACTURA
El proceso industrial de obtención de pasta de tomate es muy antiguo, y las
etapas básicas de procesamiento de frutas o vegetales siguen siendo iguales.
Las etapas básicas son limpieza (lavado), escaldado-pelado, obtención de
extracto (pasta de tomate), evaporación, esterilización y envasado.
La tecnología en estos procesos ha cambiado muy poco, excepto en la etapa de
obtención del extracto (pasta de tomate) que se utiliza; en la actualidad existen
dos métodos para obtenerla, Cold Break y Hot Break.
3.2.1 Alternativa N°1: Obtención de pasta de tomate empleando el método
tradicional
Las etapas que se ejecutan cuando se emplea este método, se describen
de forma general a continuación:
A. Lavado
Los tomates seleccionados son elevados con un transportador de faja
a un tanque de lavado por inmersión de los tomates en agua caliente
hasta un máximo de 50°C. Esta operación es mejorada por burbujeo
de aire comprimido en el equipo o deposito de inmersión.
Figura N°1: Selección del tomate Figura N°2: lavado de tomate
Fuente: revista el mundo industrial Fuente: revista el mundo
industrial
B. Selección y Control
Los tomates son transportados por medio de canales hidráulicos
hacia las cintas de selección manual previas al procesamiento. En el
camino, el agua con que los tomates son transportados los lava
nuevamente, retirando la tierra adherida a la piel, a esto se le llama
segundo lavado y se va retirando los tomates que no pasan los
requisitos estándar de tamaño y calidad.
C. Escaldado y Enfriado
Los tomates seleccionados ingresan a un tanque, donde se calientan
con vapor hasta 80 °C; se utiliza esta temperatura para lograr un
escaldado y así poder pelarlos e inmediatamente se enfría hasta 55-
60°C para evitar su deterioro.
D. Trituración y Refinación
Los tomates escaldados y fríos (55-60°C) se alimentan a un extractor
de jugo. Este equipo cuenta además con una malla separadora de
semillas con perforaciones, de 1.5 a 0.8 mm. Este jugo se envía a
filtración.
E. Filtración
Para que la pasta de tomate quede libre de partículas sólidas se pasa
a través de un filtro con lo cual se logra separar partículas menores de
0.4 - 0.5 mm. La pasta totalmente filtrada (°Brix 10) se va un tanque
regulador para ser enviado a los evaporadores.
F. Evaporación
La evaporación para el concentrado de pasta de tomate según lo
especificado en el CODEX ALIMENTARIO debe ser igual o mayor al
24% de sólidos solubles naturales totales.
Una vez obtenida la pulpa esta es concentrada instantáneamente por
un evaporador continuo, que permite generar una pasta a partir del
jugo de tomate. Al final de la concentración se ha obtenido una pasta
de entre 28-38ºBrix, según el tipo de producto que se requiera, a partir
de tomates con 5-6ºBrix (los ºBrix representan la determinación por
refracción del contenido de sólidos de un fluido).
Para este fin se emplean un sistema de dos evaporadores que trabajan
al vacío. El primer evaporador trabaja entre 85 a 90°C lo que
corresponde a un vacío de 300 mm Hg. El evaporador II trabaja con
temperaturas de 42 - 46°C y un vacío de 680 - 700 mmHg.
El tiempo total de procesamiento desde el evaporador I hasta la salida
del evaporador II es 1 hora (para pastas de 30-35 % de extracto
refractométrico). La capacidad de producción es 30% mayor que una
instalación discontinua con la misma superficie de evaporación y el
ahorro de vapor puede llegar a representar un 60%. La pasta obtenida
se bombea un tanque de almacenamiento (Catalogo
Evaporador .A.S.T.E, 2004, FMCFoodTech).
G. Pasteurizado y Desaireado
Después del proceso de homogenización de la pasta de tomate, esta
debe ser pasteurizada a 99-104°C en intercambiador de doble tubo u
otro dispositivo de inyección de vapor, en ambos casos se debe
disponer de un sistema de control para alcanzar dicha temperatura. La
pasta de tomate pasteurizada será ahora desaireado dentro de un
desaireador al vacío del cual el producto sale entre 87 -93°C listo para
ser llenado en caliente al depósito final (botellas de vidrio, botellas de
plástico, bolsas de aluminio, etc.).
H. Envasado
Dependiendo del tipo de envase disponible, el envasado puede
realizarse en caliente (87-93°C) inmediatamente después del
desaireador o puede envasarse en frío (32 -37°C) para lo cual después
del desaireador debe ser enfriado en intercambiador de doble tubo
aséptico para ser bombeada a la sala de llenado, que se sobreentiende
debe ser un ambiente muy limpio.
Es recomendable que los intercambiadores de calor sean de acero
inoxidable o de aleaciones que contengan titanio o molibdeno debido a
las severas propiedades corrosivas de la pasta de tomate.
3.2.2 Alternativa N°2: Obtención de Pasta de tomate empleando métodos
modernos
Actualmente se ha determinado que el problema en la producción de pasta
de tomate, es la preservación de la pectina. La pectina es un constituyente
natural de los tomates maduros. Para prevenir la perdida de pectina, los
tomates deber ser calentados muy rápidamente una vez que han sido
triturados o cortados. Esto inhibe la acción de las enzimas pépticas
(pectinmetilesterasa y endopoligalacturonasa), otros constituyentes
naturales de los tomates.
Con esta finalidad se utiliza el rompimiento con calor (Hot Break), el cual
preserva la viscosidad o "espesura", pero a costa de un ligero sacrificio en
el sabor. También se utiliza el rompimiento en frío (Cold Break) (a
aproximadamente 150°F), que preserva virtualmente todo el sabor, pero a
costa de la viscosidad. En el proceso Hot Break (a aproximadamente
210°F), las enzimas pépticas son inactivadas, inhibiendo la rotura de la
pectina, creando una producto más viscoso. Sin embargo, al enzima
lopoxigenasa (vital para el sabor) es también inactivada.
En la actualidad la industria utiliza un gran tanque de cocimiento conocido
como Hot Break para realizar esta tarea. También se puede utilizar
intercambiadores de calor tipo superficie rascada. El proceso Hot Break
trabaja bajo el principio que una comente de producto frío (los tomates
erados) se calentarán inmediatamente cuanto ingresan dentro de un gran
volumen de tomates muy calientes (210°F es lo más común). La
temperatura debe ser controlada estrictamente. Hay algunos productos de
tomate, tales como los jugos y sopas, donde la espesura y la viscosidad no
son requisitos indispensables. En lugar de ellos se prefiere el color y el
sabor. Para lograr estos requisitos la temperatura de operación es más
baja, alrededor de 150°F, y la pasta se conoce como Cold Break.
3.2.3 Obtención de Pasta de tomate empleando el proceso “Cold Break”
Este proceso se describe con respecto a la Figura 3.2 y se hará hasta la
obtención del concentrado. Las etapas siguientes son similares al proceso
tradicional descrito anteriormente.
Las etapas de lavado, selección y control se realizan igual que el proceso
tradicional. Los tomates seleccionados y limpios son cortados en pedazos
para luego hacerlos ingresar a un tanque de pre-calentamiento con adición
de vapor hasta alcanzar una temperatura de 35°C.
Los trozos de tomate calientes son bombeados a través del Cold Break,
que consta de un sistema de cuatro intercambiadores de calor de doble
tubo logrando alcanzar una temperatura de 65°C. La pasta caliente
obtenida ingresa al sistema de refinadores.
El sistema de refinación consta de dos juegos de mallas metálicas, una
para separar las semillas y otra para separar la cascara del tómate que
hasta este punto ha sufrido una trituración por efecto del cortador y
tratamiento térmico.
FIGURA 3.2
PROCESO COLD BREAK PARA LA OBTENCIÓN DE PASTA DE
TOMATE
La pasta suave, libre de sólidos grandes se envía al sistema de
evaporación de múltiple efecto y al vacío lo cual permite obtener un
concentrado de 30°Bx.
El concentrado se va almacenando en un tanque de regulación y luego el
proceso sigue de igual manera al descrito anteriormente.
Obtención de pasta de tomate empleando el proceso “Hot Break”.
El proceso se presenta en el diagrama de flujo de la Figura 3.3. Las
diferencias respecto al proceso Cold Break son las siguientes:
FIGURA 3.3
PROCESO HOT BREAK PARA LA OBTENCIÓN DE PASTA DE TOMATE
Los tomates no se cortan, se ingresan directamente con la ayuda de una
"bomba mono" al intercambiador de calor que trabaja a una temperatura de
99°C, superior a la temperatura del Cold Break, sin necesidad de un
calentamiento previo.
El proceso "hot-break" puede realizarse en una paila grande, donde los
tomates son calentados a una temperatura estrictamente controlada. Los
tomates son calentados muy rápidamente. El proceso Hot Break trabaja
bajo el principio que una corriente de producto frío (los tomates crudos) se
calentarán inmediatamente cuanto ingresan dentro de un gran volumen de
tomates muy calientes.
Las principales variables de este proceso incluye el flujo de tomate, presión
del vapor, presión del condensado y temperatura del producto ingresado
pero la variable más grande es el flujo de masa la cual puede cambiar de
cero a 50 toneladas por hora en solo unos minutos.
Este proceso está diseñado para producir la mejor calidad de jugo de
tomate, la unidad inactiva completamente las enzimas pectolíticas por
calentamiento instantáneo del producto y de esta manera se obtiene las
siguientes ventajas: aumento del rendimiento en la extracción de jugo,
aumento en la viscosidad al eliminar prácticamente el fenómeno de
sinéresis y aumento de la consistencia- en el concentrado final.
Las etapas anteriores y posteriores al proceso Hot Break son similares a
los procesos descritos anteriormente.
3.3 SELECCIÓN DEL PROCESO
Para la selección del proceso se ha tomado en cuenta la eficiencia de cada uno
de ellos y especial la calidad del producto.
Según las investigaciones tecnológicas para la obtención de pasta de tomate de
buena calidad (viscoso y de buen sabor) la influencia de la temperatura para
inactivar las enzimas pépticas es muy importante.
Esta inactivación de enzimas se logra solo en el proceso Hot Break y en menos
proporción en el proceso Cold Break. Como se ha descrito anteriormente el
proceso Hot Break da más importancia a la viscosidad a costa de un pequeño
sacrificio en el sabor, en cambio en proceso Cold Break se preserva el sabor a
consta de un pequeño sacrificio en la viscosidad.
Respecto a los otros factores que influyen en la selección de un proceso, como la
materia prima, facilidad de procesamiento y otros, son de igual influencia.
Además en los procesos modernos se debe tener cuidado de que el impacto
sobre el medio ambiente sea minimizado. Por dicho motivo se debe escoger el
proceso que presente menos producción de desechos industriales.
Por los motivos expuestos el proceso seleccionado es el Hot Break, que asegura
la obtención de pasta de tomate viscoso y de buen sabor.
3.4 DESCRIPCIÓN DETALLADA DE PROCESO
El proceso seleccionado en principio utiliza el Hot Break, pero además se ha
considerado el uso de maquinaria para que el residuo sólido sea el menor
posible. El proceso será descrito de acuerdo al diagrama de flujo mostrado en la
Figura.
a. Recepción de Tomate
Los tomates provenientes del campo son recibidos en cajas de 15 Kg y depositados en la tolva de recepción a una razón de 3.5 Ton / hora.
Imagen N°3: Recepción de tomate en la planta procesadora
Fuente: Agroexpo 2010
El tomate debe ser analizado en forma aleatoria tomando una muestra
representativa para el análisis respectivo de pH, ºBrix, consistencia, etc.
En esta etapa también se hace una clasificación del tomate, en especial por
tamaño, para que de acuerdo a este se programe a través de una
computadora la selección del tomate en etapas posteriores.
b. Lavado y selección
Posteriormente después del lavado se procede al lavado de los tomates con
un sistema de agua a presión, además de un cepillado. El lavado es una
operación importante, ya que es necesario eliminar tierra adherida, hongos, y
microorganismos que pudieran haberse desarrollado en la superficie del
fruto.
Posteriormente los tomates ya lavados son transportados en una banda
seleccionadora. Las operadoras inspeccionan el tomate, quitan materiales
extraños, recortan las partes de tomate que están en mal estado o descartan
el fruto entero si es necesario.
Se obtienen por un lado el tomate limpio y seleccionado y por la otra agua
residual que es enviada a la planta de tratamiento de agua.
Los residuos sólidos se componen de tomates en mal estado (enmohecidos),
verdes, hojas, tallos, insectos, esto son desechados al depósito de basura
del parque Industrial.
IMAGEN N°4: Clasificación del tomate en base al tamaño
Fuente: Empresa procesadora CASI
c. Cortado y triturado
El tomate es enviado por medio de un elevador de cangilones a una altura de
7 m con 60º de inclinación para alimentar a la máquina trituradora, donde se
lleva a cabo la operación unitaria de separación de masa, el tomate ya
troceado baja por gravedad a dos tanques compensadores atmosféricos,
para alimentar a la marmita, también por gravedad.
d. Escaldado en Marmita
Rompimiento del Tomate con Calor (Hot Break)
En dicha marmita se lleva a cabo el escaldado del tomate mediante un
procedimiento llamado Hot Break donde se aplican temperaturas superiores a
80°C obteniéndose con esto mayor consistencia y color en la pasta de tomate,
la cual es una operación unitaria de transferencia de calor y consiste en
desactivar la enzima pectinasa responsable del deterioro del tomate, a una
temperatura de escalde de 92ºC/1 a 2 minutos. Esta reacción enzimática
"destruye" la cadena péctinica, lo que no permite alcanzar el nivel de
viscosidad requerido.
El resultado es un producto de elevada viscosidad y muy baja sinéresis
(separación entre líquido y sólidos, debida a la falta de inactivación de las
enzimas que convierten la pectina en serum).
e. Despulpado y Refinado
Se pasa el tomate troceado y escaldado a un tanque contenedor a presión
atmosférica, el cual alimenta de materia prima a la máquina despulpadora -
refinadora. Este proceso tiene como finalidad eliminar las semillas y piel del
fruto, así como refinar la consistencia del jugo de tomate.
Los residuos sólidos como semillas, fibra y piel, se destinarán como alimento
para aves de corral. Por lo que primeramente se obtiene una pulpa, la cual
pasa por un tamizado en malla de 2 mm, y a un afinado con malla fina de 0.8
mm de separación.
f. Decantación centrífuga
Tiene como finalidad separar las partículas sólidas desechables (cáscara,
pepas y colonias de hongos presentes). Los sólidos desechables
acompañado de algo de pasta y de jugo ingresan a este equipo que gracias
a la aceleración alta (2800g) permite la separación completa de los sólidos
por un lado y de la pasta con jugo por el otro lado. Este tiene una alta
eficiencia lográndose obtener una torta muy seca con perdidas mínimas de
jugo y pasta.
g. Precalentamiento
A continuación el jugo, la densidad es de 1.05 Kg/cm3 es enviado por la
bomba rotatoria a un tanque compensador atmosférico de precalentamiento
a una temperatura de 90°C, el flujo de vapor es de 63.9 Kg/cm2 a una
presión de 3 Kg/cm2 aquí se adiciona sal a1 %, en dicho tanque también se
efectúa un proceso de agitación para mezclar la solución salina en el jugo, e
incrementar el mecanismo de transferencia convectiva de calor.
h. Evaporación
La pulpa ya precalentada es alimentada por medio de una segunda bomba
rotatoria al sistema de evaporación de doble efecto de circulación forzada en
un sistema de vacío para evitar daño al producto en cuanto al aroma y color.
La operación unitaria de transferencia de calor y masa de evaporación
involucra un cambio de estado de líquido a vapor, pero tiene un fin específico
que es concentrar la solución de 5.5% ('jugo de tomate) hasta obtener una
pasta con una concentración del 26% de sólidos solubles Totales, con
densidad relativa de 1.107 -1.1138 Kg/m3.
La temperatura de entrada del jugo al evaporador es de 90°C, con un flujo de
vapor de 1,227.62 Kg vapor/h, y una temperatura de salida de 40°C, a una
presión de vacío de 69 mm Hg y una presión de vapor de 3 Kg/cm2. En
donde el jugo ya sale como pasta de tomate a una concentración del 26% de
sólidos solubles totales.
i. Tanque Contenedor de la Pasta y Llenado de las Latas
A continuación la pasta es enviada por una bomba rotatoria a un tanque
contenedor atmosférico y de aquí, mandar mediante otra bomba rotatoria a la
máquina dosificadora, para el llenado de las latas, de 1 pistón que descargan
automáticamente el producto en la lata, con un diámetro de 2.5 pulgadas y
altura de 3.5 pulgadas, y contendrá un peso neto de 220 g de pasta de
tomate.
Esta máquina cuenta con dos entradas de alimentación una para la pasta de
tomate y otra para la entrada del envase vacío, es posible en dicha máquina
incrementar de 2 a 4 pistones de llenado para un posible incremento de
dosificado.
j. Agotado Térmico en el Túnel de vapor o por Vacío mecánico
Las latas pasan a continuación a través de un túnel de vapor de agua
(agotado térmico) en el Exhauster, donde se lleva a cabo la operación
unitaria de transferencia de calor y de masa , para eliminar el aire contenido
en la superficie de la pasta dentro de la lata y crear un espacio de cabeza (1
cm)o espacio de vacío en la lata y así evitar daños de oxidación al alimento,
y posible abombamiento de las latas, con una temperatura de entrada al
túnel de 40ºC y de salida de 90ºC, con un flujo de 55.89 Kg de vapor/h.
k. Sellado de las Latas
Las latas inmediatamente pasan a la máquina engargoladora o selladora, de
tipo rotatorio, esta se opera manualmente y realiza un doble sello hermético
de la tapa con el cuerpo de la lata, sellando a la lata herméticamente,
aislando a la pasta de tomate, de contaminación del medio.
l. Esterilizado Comercial a 110ºC /10 min y Enfriamiento
A continuación se procede al esterilizado comercial de las latas en autoclave
a 110ºC/10 min con temperatura al centro de la lata no menor a 97°C (205°F)
P Diseño=1.5 Kg/cm y P Operación=1.3 Kg/cm2; para asegurar la calidad
microbiológica del producto, que consiste en la destrucción de los m.0
patógenos y generadores de toxinas. Aunque pueden sobrevivir un número
permitido de esporas no viables para su crecimiento en el alimento, esta
operación de transferencia de calor se efectúa en la máquina Esterilizadora -
Enfriadora, aquí mismo las latas son enfriadas a una temperatura de 30°C.
El rápido enfriado de las latas es necesario, para evitar efectos de
incremento de acidez en el producto. Se secan las latas con aire caliente, se
procede al etiquetado de las latas en la máquina en forma automática, y son
empacadas manualmente en cajas con un contenido de 100 latas por caja y
una estiba máxima de 20 cajas por apilamiento. El sellado de las latas, así
como el proceso de esterilización comercial hacen posible que la vida media
de la pasta sea de 2 años.
3.5 BALANCE DE MASA
Para obtener la producción de kétchup por hora se hará el siguiente cálculo:
Capacidad de planta: 1147.75 TN/año
Dos turnos diarios: 8h.
Días de Trabajo en un Mes: 26 días
1147 .75TNA ño
x1 A ño
312Diasx
1Dia24h
x24h1TN
=153.279Kgh
3.5.1 SELECCIÓN Y LAVADO
Se utilizara de tomate limpio 460.276 Kg/h
Perdidas en el tomate durante el proceso:
Materia Extraña : 1%
Piel : 2.2%
Pepa : 0.3%
Material Comestibles : 4.5%
Humedad : 92%
ENTRADA DE CORRIENTES:
Corriente A:
M.E : 0.01x460.276 = 4.603 Kg/h.
Piel : 0.022x460.276 = 10.126 Kg/h.
Pepa : 0.003x460.276 = 1.381 Kg/h.
Pulpa : 0.045x460.276 = 20.713 Kg/h.
Agua : 0.92x460.276 = 423.453 Kg/h.
Total: 460.276 Kg/h.
Corriente B:
El agua de lavado es de 2 a 5 por cada tonelada de tomate fresco, se
considera 5 por cada tonelada.
Agua de lavado: 460.276x5 = 2301.379 Kg/h.
Total: 2301.379 Kg/h.
SALIDA DE CORRIENTES:
Corriente C:
El lavado elimina toda la materia extraña y por lo tanto la corriente C estaría
formado por:
Agua de lavado : 2301.379 Kg/h.
Materia Extraña : 4.603 Kg/h.
Total: 2305.982 Kg/h.
Seleccion y Lavado
A
B
D
C
Corriente D:
Esta corriente esta constituida por el tomate completamente limpio:
Piel : 10.126 Kg/h.
Pepa : 1.381 Kg/h.
Pulpa : 20.713 Kg/h.
Agua : 423.453 Kg/h.
Total: 455.673 Kg/h.
3.5.2 HOT BREAK
Se utiliza un intercambiador de placas, para el rompimiento con calor:
Corriente E:
Es igual a la corriente D, que entra al hot break:
Total: 455.673 Kg/h.
3.5.3 REFINADOR DE PULPA
En esta etapa se va a separar la piel y la pepa después del rompimiento con
calor (hot break). La piel y la pepa son separados por tipos de equipos y se
pierde pulpa en 0.1% y se obtiene una torta prensada con una humedad 8%.
ENTRADA DE CORRIENTE
Corriente E:
Piel : 10.126 Kg/h.
Pepa : 1.381 Kg/h.
Pulpa : 20.713 Kg/h.
Hot - BreakD E
Redinado y Pulpeado
E
F
GG
Agua : 423.453 Kg/h.
Total: 455.673 Kg/h.
SALIDA DE CORRIENTES
Corriente F:
Pulpa : 0.001 x 20.713 = 0.021 Kg/h.
Agua : 0.08 x (10.126+1.381+0.021)/0.92 = 1.002 Kg/h.
Piel : 10.126 Kg/h.
Pepa : 1.381 Kg/h.
Total: 12.530 Kg/h.
Corriente G:
Por diferencia de pulpa y agua obtenidos en las corrientes E y F obtendremos
la corriente G:
Pulpa : 20.713-0.021 = 20.693 Kg/h.
Agua : 423.453-1.002 = 422.471 Kg/h.
Total: 443.734 Kg/h.
3.5.4 EVAPORADOR
En esta etapa se va evaporar hasta alcanzar una concentración de 30Bx (30%
de sólidos disueltos):
ENTRADA DE CORRIENTE
Corriente G:
Pulpa : 20.693 Kg/h.
Agua : 422.471 Kg/h.
Total: 443.734 Kg/h.
SALIDA DE CORRIENTES
Corriente H:
Evaporacion
GG I
H
Viene hacer la diferencia de agua de corriente G y I:
Agua evaporada : 374.188 Kg/h.
Total: 374.188 Kg/h.
Corriente I:
Pulpa de corriente de entrada es igual a pulpa corriente de salida:
Pulpa : 20.693 Kg/h.
Agua : 0.70x20.693/.30 = 48.281 Kg/h.
Total: 68.972 Kg/h.
3.5.5 MEZCLADOR y HOMOGENIZADOR
Para el siguiente balance se toma en cuenta una receta para 1Kg de Ketchup,
que esta dado por:
450g de pasta de tomate (30Bx)
100g de azúcar (60Bx)
150g de sal (20% de peso)
70g de ajo en pasta (30% sólidos)
30g de especies solidas
200g de vinagre (10% peso de acido acético)
Referencia: Tomate Processing Intermediate Technology Development
Group.
ENTRADA DE CORRIENTES:
Corriente I:
Pulpa : 20.693 Kg/h.
Agua : 48.281 Kg/h.
Total: 68.972 Kg/h.
I Mezclado y Homogenizacion
Ñ
J K L M N
Corriente J:
Azúcar a 60ºBx
Azúcar : 0.60 x 68.972 x (100/450) = 9.196 Kg/h.
Agua : 0.40 x 68.972 x (100/450) = 6.131 Kg/h.
Total: 15.327 Kg/h.
Corriente K:
Sal a 20% de Peso.
Sal : 0.20 x 68.972 x (150/450) = 4.598 Kg/h.
Agua : 0.80 x 68.972 x (150/450) = 18.393 Kg/h.
Total: 22.991 Kg/h.
Corriente L:
Sólidos de ajo 30%.
Ajo : 0.30 x 68.972 x (70/450) = 3.219 Kg/h.
Agua : 0.70 x 68.972 x (70/450) = 7.510 Kg/h.
Total: 10.729 Kg/h.
Corriente M:
Especies : 68.972 x (30/450) = 4.598 Kg/h.
Total: 4.598 Kg/h.
Corriente N:
El vinagre se añade el 10% en peso de acido acético.
Acido Acético : 0.10 x 68.972 x (200/450) = 3.065 Kg/h.
Agua : 0.90 x 68.972 x (200/450) = 27.598 Kg/h.
Total: 30.654 Kg/h.
SALIDA DE CORRIENTES:
Corriente Ñ:
Por lo tanto la corriente Ñ es igual a:
Ñ = I + J + K + L + M + N
Ñ = 68.972 + 15.327 + 22.991 + 10.729 + 4.598 + 30.654
Ñ = 153.272 Kg/h.
3.6 BALANCE DE ENERGIA
Para todos los balances de energía se considera los Cp como dato ya conocido
que se utilizara en las ecuaciones con las unidades métricas siguientes.
Vapor que se utiliza en planta: vapor saturado de 230ºF (6.083psig).
Calor latente de vaporización: 958.3Btu/lb = 532.39 Kcal/Kg.
3.6.1 HOT - BREAK
Cuadro Nº 01: Especificaciones para algunos Productos Comestibles.
Alimento Punto de
Congelación
(ºC)
Porcentaje
de Agua
Calor Especifico Calor
Latente de
Fusión
(KJ/kg)
Vapor
Sobresaturado
(KJ/Kg.ºC)
Vapor
Saturado
(KJ/Kg.ºC)
Esparrago -1 93 3.93 2.01 310
Tomate -1 92 3.98 2.01 310
Zanahoria -1 95 3.60 1.88 293
Fuente: ASHRAE Guide and Data Books, 2005.
Qm = m Cp (T2 - T1) + mλ
Qm = calor cedido por la mezcla.
m = Flujo de tomate: 125.125Kg/h.
T1 = Temperatura de entrada del tomate: 30ºC
T2 = Temperatura de salida del tomate: 90ºC
Cp = Capacidad Calorífica del Tomate: 3.98 KJ/Kg.ºC
λ = Calor Latente de Fusión: 310KJ/Kg.
Reemplazando:
Qm = 460.276 x 3.98 x (90 - 30) + 460.276 x 310
Qm = 252599.469 KJ/h x (1Kcal/4.1868KJ)
Qm = 64270.220 Kcal/h.
Se va utilizar vapor saturado a 110ºC
Mv = Q/L
Mv = masa de vapor necesario.
L = calor latente: 532.39 Kcal/Kg (Tabla de vapor)
Reemplazando:
Mv = 64270.220 Kcal/h / 532.39 Kcal/Kg
Mv = 120.720 Kg/h.
3.6.2 EVAPORADOR
Temperatura de Entrada: 57ºC
Temperatura de Evaporación: 57ºC
Qm = magua x L
magua = masa de agua evaporada: 443.164 Kg/h.
L = Calor latente de evaporación 57ºC: 2366KJ/h.
Qm = Calor cedido por la mezcla.
Reemplazando:
Qm = 102.969 x 2366
Qm = 1048526.024 KJ/h x (1Kcal/4.1868KJ)
Qm = 250436.138 Kcal/h.
Se va utilizar vapor saturado a 110ºC
Mv = Q/L
Mv = masa de vapor necesario.
L = calor latente: 532.39 Kcal/Kg (Tabla de vapor)
Reemplazando:
Mv = 250436.138 Kcal/h / 532.39 Kcal/Kg
Mv = 470.400 Kg/h.
3.6.3 CALENTADOR 1
Se calienta el Kétchup que sale del mezclador de 77 - 87ºC.
Se considera un promedio de 82ºC.
Qm = m Cp (T2 - T1)
Qm = calor cedido por la mezcla.
m = Flujo másico: 153.279 Kg/h.
T1 = Temperatura de entrada del tomate: 35ºC
T2 = Temperatura de salida del tomate: 82ºC
Cp = Capacidad Calorífica del Tomate: 3.98 KJ/Kg.ºC
Reemplazando:
Qm = 153.279 x 3.98 x (82 - 35)
Qm = 28672.370 KJ/h x (1Kcal/4.1868KJ)
Qm = 6848.278 Kcal/h.
Se va utilizar vapor saturado a 110ºC
Mv = Q/L
Mv = masa de vapor necesario.
L = calor latente: 532.39 Kcal/Kg (Tabla de vapor)
Reemplazando:
Mv = 6848.278 Kcal/h / 532.39 Kcal/Kg
Mv = 12.863 Kg/h.
3.6.4 PASTEURIZADOR
Qm = m Cp (T2 - T1)
Qm = calor cedido por la mezcla.
m = Flujo del Kétchup: 153.279 Kg/h.
T1 = Temperatura de entrada del tomate: 82ºC
T2 = Temperatura de salida del tomate: 99ºC
Cp = Capacidad Calorífica del Tomate: 0.93 KJ/Kg.ºC
Reemplazando:
Qm = 153.279 x 0.93 x (99 - 82)
Qm = 2423.341 Kcal/h
Se va utilizar vapor saturado a 110ºC
Mv = Q/L
Mv = masa de vapor necesario.
L = calor latente: 532.39 Kcal/Kg (Tabla de vapor)
Reemplazando:
Mv = 2423.341 Kcal/h / 532.39 Kcal/Kg
Mv = 4.552 Kg/h.
