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ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN, ADECUACIÓN Y
ALIMENTACIÓN DE LEVADURA DE CERVEZA LÍQUIDA EN LA PLANTA DE
NUTRYR LTDA
LUIS ALFREDO PAIPA GALEANO
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL
CHIA
2000
ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN, ADECUACIÓN Y
ALIMENTACIÓN DE LEVADURA DE CERVEZA LÍQUIDA EN LA PLANTA DE
NUTRYR LTDA
LUIS ALFREDO PAIPA GALEANO
Trabajo de Grado para optar por el Titulo de Ingeniero de Producción Agroindustrial
Director Dra. BERNADETTE KLOTZ
Asesor Dr. JUAN CARULLA
Director de Investigación y Desarrollo Nutryr Ltda
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL
CHIA
2000
CONTENIDO.
Pág.
RESUMEN
INTRODUCCIÓN 1
I. OBJETIVOS 3
1.1 OBJETIVO GENERAL 3
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3
II FUNDAMENTACIÓN TÉORICA 5
2.1 FABRICACIÓN DE CERVEZA Y OBTENCION DE SUBPRODUCTOS 5
2.2 DESCRIPCIÓN DE LA LEVADURA DE CERVEZA LÍQUIDA COMO MATERIA PRIMA 13 2.2.1 ASPECTOS GENERALES 13
2.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA LEVADURA DE CERVEZA LÍQUIDA 17
2.2.2.1 Característica físicas 17
2.2.2.2 Composición química 17
2.2.3 VALOR NUTRITIVO DE LAS LEVADURAS 23
2.3 PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS BALANCEADOS PARA ANIMALES 26
2.3.1 PROCESOS INDUSTRIALES PARA LA TRANSFORMACIÓN DE LOS INGREDIENTES 32 2.3.2 ETAPAS DE PROCESO PARA LA TRANSFORMACIÓN HASTA EL PRODUCTO TERMINADO 33 2.3.2.1 Molienda 33
2.3.2.2 Mezcla 33
2.3.2.3 Acondicionamiento 34
2.3.2.4 Peletización 34
2.3.2.5 Enfriamiento 35
2.4 CONTROL DE CALIDAD EN ALIMENTOS BALANCEADOS 36
2.4.1 CONTROL DE MATERIAS PRIMAS 37
2.4.2 CONTROL DE PROCESO 37
2.4.3 INSPECCIÓN DEL PRODUCTO FINAL 38
2.5 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD 38
2.5.1 ADQUISICIÓN DE MATERIALES 38
2.5.2 TOMA DE MUESTRAS 40
2.5.3 ANÁLISIS DE LABORATORIO 41
2.5.4 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 43
2.6 SELECCIÓN DE LA BOMBA 49
2.6.1 REQUISITOS DE LAS BOMBAS PARA INDUSTRIAS DE PROCESOS 49
2.6.1.1 Constituyentes mayores y menores. 49
2.6.1.2 Propiedades del producto 50
2.6.1.3 Otros factores en la operación de la bomba 50
2.6.1.4 Productos corrosivos y materiales para las bombas 51
2.6.2 TIPOS DE CORROSIÓN EN LAS BOMBAS 52
2.6.2.1 La corrosión general o uniforme 52
2.6.2.2 La corrosión por celdas de concentración de intersticios 52
2.6.2.3 La corrosión por picadura 52
2.6.2.4 Las grietas de corrosión por esfuerzo 53
2.6.2.5 La corrosión intergranular 53
2.6.2.6 La corrosión galvánica 53
2.6.2.7 La corrosión por erosión 54
2.6.2.8 La corrosión por deslave corrosivo 54
2.7 TIPOS DE BOMBAS 55
2.7.1 BOMBAS CENTRIFUGAS 55
2.7.2 BOMBAS ROTATORIAS 55
2.7.3 BOMBAS RECIPROCANTES 56
2.7.4 BOMBAS DE DIAFRAGMA 56
2.7.5 BOMBAS REGENERATIVAS DE TURBINA 57
2.8 EVALUACIÓN DE REQUISITOS HIDRAÚLICOS DE UN SISTEMA DE BOMBEO 57 2.8.1 ANÁLISIS HIDRAÚLICO 58
2.8.1.1 Velocidad especifica de las bombas 58
2.8.1.2 Carga neta positiva de succión 59
2.9 LINEAMIENTO PARA LA SELECCIÓN DE BOMBAS 61
2.10 MEDIDORES DE FLUJO 61
III MATERIALES Y MÉTODOS 64
3.1 LOCALIZACIÓN 64
3.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO 64
3.2.1 DIAGNÓSTICO DE UBICACIÓN DE EQUIPOS DE PRODUCCIÓN 64
3.2.2 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES Y ESTABLECIMIENTO DE PARÁMETROS EN EL MÉTODO DE INCLUSIÓN DIRECTA DE LEVADURA 65 3.2.3 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN, ADECUACIÓN Y ALIMENTACIÓN DE LEVADURA LÍQUIDA 67 3.2.4 ESTABLECIMIENTO DE PARAMETROS DE CONTROL MICROBIOLÓGICO67
3.2.5 COTIZACIÓN DE ACCESORIOS Y EQUIPOS 70
IV. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 72
4.1 DIAGNOSTICO DE UBICACIÓN ACTUAL DE EQUIPOS 72
4.1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PLANTA DE ALIMENTOS BALANCEADOS DE NUTRYR LTDA 72 4.1.2 DISTRIBUCIÓN Y DESCRIPCIÓN ACTUAL DE EQUIPOS 76
4.1.2.1 Distribución de equipos en el piso de trabajo 78
4.1.2.2 Distribución de equipos en el entresuelo 80
4.1.2.3 Sección de tanques de almacenamiento de líquidos 83
4.2 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES Y ESTABLECIMIENTO DE PARÁMETROS PARA EL MÉTODO DE INCLUSIÓN DIRECTA 84 4.2.1 PRUEBAS DE HOMOGENEIDAD EN LA MEZCLADORA 95
4.3 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN, ADECUACIÓN Y ALIMENTACIÓN DE LEVADURA 97 4.3.1 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN 98
4.3.2 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO 99
4.3.3 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN 100
4.3.3.1 ANÁLISIS HIDRAÚLICO 100
4.4 ESTABLECIMIENTO DE LOS PUNTOS DE CONTROL MICROBIOLÓGICO 109
4.5 COTIZACIÓN DE ACCESORIOS Y EQUIPOS 113
5. CONCLUSIONES.
6. RECOMENDACIONES.
BIBLIOGRAFÍA.
ANEXOS
LISTA DE FIGURAS.
Pág.
Figura 1 Proceso general de elaboración de cerveza 8
Figura 2 Distribución de la toma de muestras en la tolva de compensación para la prueba de homogeneidad. 66 Figura 3 Diagrama de flujo para la elaboración de concentrados en la planta de NUTRYR LTDA 77 Figura 4 Fotografía de la mezcladora (arriba) y tolva de compensación de la planta de NUTRYR LTDA. 80 Figura 5 Fotografía de la peletizadora y acondicionador de la planta de NUTRYR LTDA 82 Figura 6 Fotografía tablero de mando de la planta de NUTRYR LTDA. 83
Figura 7 Fotografía tanques de almacenamiento de líquidos de la planta de NUTRYR LTDA 84 Figura 8 Descripción del proceso de sedimentación de la levadura 87
Figura 9 Gráfica de distribución de humedad dentro de la mezcladora 97
Figura 10 Puntos de referencia para el análisis hidráulico 101
Figura 11 Puntos de referencia para el calculo de la NPSH requerida del sistema 104
LISTA DE CUADROS.
Pág.
Cuadro 1 Contenido de vitaminas de la levadura de cerveza 18
Cuadro 2 Contenido de aminoácidos de la levadura de cerveza según varios autores 20
Cuadro 3 Análisis proximal de la levadura de cerveza según varios autores 21
Cuadro 4 Contenido de nitrógeno de la levadura de cerveza 22
Cuadro 5 Parámetros tentativos como guía para alimentos concentrados 46
Cuadro 6 Frecuencia de análisis en materias primas 47
Cuadro 7 Programa de análisis de microbiológico 48
Cuadro 8 Análisis bromatológico levadura de cerveza líquida de Bavaria. 85
Cuadro 9 Características fisicoquímicas de la levadura de cerveza líquida 88
Cuadro 10 Comportamiento de la levadura de cerveza líquida según la densidad 95
Cuadro 11 Prueba de homogeneidad en la tolva de compensación 96
Cuadro 12 Coeficiente de resistencia K para accesorios del sistema de descarga 102
Cuadro 13 Energía del sistema (en metros) para los diámetros de tubería nominal de 1, 1 ½ y 2 pulgadas. 106 Cuadro 14 Coeficiente de resistencia K para accesorios del sistema de succión. 106
Cuadro 15 NPSH disponible del sistema (en metros) para los diámetros de tubería nominal de 1, 1 ½ y 2 pulgadas. 107 Cuadro 16 Datos de funcionamiento de las electrobombas autocebantes de anillo líquido de la serie CK. 108 Cuadro 17 Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, hongos y levaduras en el tanque de almacenamiento lote 1. 110
Cuadro 18 Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, hongos y levaduras en las boquillas lote 1. 110 Cuadro 19 Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, en el tanque de almacenamiento lote 2. 111 Cuadro 20 Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, en las boquillas lote 2. 111 Cuadro 21 Materiales accesorios y equipos para el sistema de transporte de levadura 114
Cuadro 22 Materiales para la instalación eléctrica del proyecto 115
Cuadro 23 Cotización de materiales, equipos y accesorios del sistema de inyección 116
LISTA DE ANEXOS.
Anexo A Distribución hidráulica para el sistema de recepción.
Anexo B Distribución hidráulica para el sistema de acondicionamiento.
Anexo C Distribución hidráulica en el cuarto de maquinas.
Anexo D Distribución hidráulica descarga tanques de trabajo hacia la mezcladora.
Anexo E Distribución hidráulica del sistema de llenado de los tanques de trabajo, desde el tanque de almacenamiento. Anexo F Distribución hidráulica del sistema de succión de los tanques de trabajo.
Anexo G Espesor de las tuberías según el número de cédula.
Anexo H Coeficientes de resistencia (K) válidos para válvulas y accesorios.
Anexo J Gráfica de energía del sistema en función del caudal.
Anexo K Gráfica de NPSH disponible del sistema en función del caudal.
Anexo L Curvas de funcionamiento de las bombas CKm 60, 80, 90
Anexo M Gráfica de energía del sistema en función del caudal y curva de funcionamiento de la bomba CKm 60. Anexo N Gráfica de comparación de bacterias aerobias de los lotes 1 y 2 en el tanque de almacenamiento y boquillas. Anexo P Gráfica de comparación de coliformes de los lotes 1 y 2 en el tanque de almacenamiento y boquillas. Anexo Q Gráfica de comparación de hongos y levaduras en el tanque de almacenamiento y boquillas para el lote 1.
Anexo R Ficha de características de las electrobombas autocebantes de anillo líquido CK.
RESUMEN
El objetivo de este trabajo fue adaptar un sistema para el manejo de levadura de cerveza
líquida autolisada, que la empresa NUTRYR LTDA quiere utilizar como materia prima en
la elaboración de suplementos alimenticios para ganadería de leche. El punto de partida es
la continuación de un proyecto de práctica desarrollado en esta misma empresa por LUIS
ALFREDO PAIPA GALEANO, donde se determinó la viabilidad de uso de la levadura
de cerveza líquida en este tipo de proceso. Esto permitió, para el presente trabajo, tener un
conocimiento claro de la materia prima sobre las características físicas químicas y
microbiológica a demás de su comportamiento.
La adaptación del sistema que aborda desde la recepción de la materia prima, la etapa de
acondicionamiento y finalmente su utilización dentro del proceso productivo debe ajustarse
a las condiciones actuales de la planta; debido a que se trata de unas instalaciones en
arriendo, donde las modificaciones que se pueden hacer son limitadas. A demás se debe
tratar, en lo posible, utilizar los recursos humanos y físicos disponibles en la planta para no
incurrir en costos innecesarios. Para la recepción se tuvo en cuenta la cantidad de levadura
que se requiere para la producción de concentrado actual (600 toneladas por mes) y la
capacidad de producción total de la planta (1200 toneladas por mes). Se estableció que se
necesita aproximadamente 30 toneladas por mes de levadura autolisada, para el primero de
los casos, duplicándose esta cantidad para el último. La recepción de levadura se hará sobre
la misma tolva para la admisión de melaza y aceite, haciendo uso de la distribución
hidráulica actual. El almacenamiento se realizará en un tanque con capacidad de 17.900 Kg
para levadura autolisada con densidad de 1060 Kg/m3. La levadura debe permanecer en
estado de reposo dentro del tanque de almacenamiento hasta que alcance una densidad de
1080 Kg/m3, en este punto la levadura sedimentada tiene aproximadamente 36% de sólidos.
El avance de la sedimentación será observado a través de una columna transparente que
debe ser montada a un costado del tanque de almacenamiento, conectada con el interior del
mismo. Sobre la columna se debe montar una escala para establecer la altura de la fracción
de sólidos y por diferencia la cantidad de sobrenadante que se puede retirar. Esto último se
logrará por medio de unas válvulas drenadoras, que deben ser montadas a un lado de la
columna transparente. El sedimento debe ser transportado a unos tanques de trabajo, dando
por terminado en este punto la etapa de acondicionamiento. Para llevar la levadura desde
los tanques de trabajo hasta la mezcladora se contará con una bomba destinada para este
fin, la cual estará controlada automáticamente por la señal enviada desde un sensor de flujo
al tablero de mando. La selección de la bomba se hizo a través de un análisis hidráulico,
donde se determinó que las electrobombas de anillo líquido CK, son las que mejor se
ajustan a los requerimientos del sistema.
A partir de los análisis microbiológicos de bacterias aerobias, coliformes, hongos y
levaduras y confirmación de presencia de E. Coli, reportados por el LABORATORIO
MEDICO VETERINARIO L.M.V, de las muestras tomadas por el personal del
departamento de control de calidad de NUTRYR LTDA en los puntos de recepción, la
etapa de acondicionamiento y las boquillas de inyección de la levadura, se pretendió
establecer puntos de control microbiológico, con el fin de garantizar un producto terminado
con los parámetros de calidad exigidos por esta empresa. Se concluyó que los resultados no
fueron suficientes para establecer una tendencia sobre el comportamiento de los diferentes
microorganismos, debido a las variaciones en aumento y disminución de las poblaciones de
una semana a otra, esto por unas practicas inadecuadas en la toma de muestras, problemas
de frecuencia en la toma de muestras y la interrupción de algunos análisis.
Se presentó una lista y cotización de los materiales, accesorios y equipos que se requieren
para el sistema de recepción, adecuación e inyección de levadura, haciendo énfasis en la
parte hidráulica. En esta lista se han detallado las cantidades, que junto con los anexos del
diseño permiten el montaje del sistema.
1
INTRODUCCIÓN
Desde el año 1997 la planta de alimentos balanceados para animales, NUTRYR LTDA, ha
venido desarrollando pruebas sobre la utilización de la levadura de cerveza líquida para ser
adicionada como materia prima en el proceso de producción de alimentos balanceados para
ganadería de leche.
El particular interés sobre el uso de este tipo de materia prima líquida radica en que se
obtiene una reducción de costos del 2 al 4% por Kg. de producto terminado debido a la
relación que existe entre la cantidad y calidad de proteína (47% en materia seca) y su bajo
costo, que son parámetros importantes para la formulación de alimentos balanceados para
animales; sin embargo, la cantidad que se adicione de levadura de cerveza líquida requiere
de un especial control, debido a la problemática que representan los productos terminados
que superan niveles de humedad del 12%. Por esto muchas de estas plantas solo utilizan los
líquidos más tradicionales como son la melaza y el aceite.
Actualmente en NUTRYR LTDA la inclusión de levadura se realiza directamente en la
mezcladora de la línea de producción, después de que esta ha pasado por un proceso de
sedimentación, necesario para aumentar la concentración de sólidos de un 20 a 40%,
aminorando problemas que se pueden presentar por excesos de humedad.
Todo este proceso se lleva a cabo en forma manual, presentando problemas de manejo por
su condición líquida y por el volumen necesario que demanda la formulación. De acuerdo
2
con la producción actual, se requieren 18 a 20 toneladas mensuales de levadura de cerveza
líquida y se tiene estimado un consumo de 70 toneladas mensuales para la capacidad de
producción total de la planta. Lo anterior implica la adaptación de un sistema que permita
manejar estos volúmenes de levadura desde la recepción en la planta, su
acondicionamiento y finalmente su utilización en el proceso productivo, teniendo presente
todos los aspectos necesarios para no afectar la calidad del producto terminado y un uso
racional de los recursos físicos de la planta, por tratarse de unas instalaciones en arriendo,
donde las modificaciones están limitadas.
El presente trabajo de tesis se puede considerar como la continuación de un proyecto de
práctica industrial desarrollado por el mismo autor en la Planta de NUTRYR LTDA. Se
trata de dar solución a un problema real que se presenta en esta planta, después de
concluirse que es viable la utilización de la levadura de cerveza líquida, con un beneficio
económico, que para la actual situación, resulta una alternativa atractiva para esta empresa.
3
I. OBJETIVOS.
1.1 OBJETIVO GENERAL
Adaptar en la planta NUTRYR LTDA, el sistema de inclusión de levadura de cerveza
líquida en la línea de producción para ser utilizada como ingrediente en la elaboración de
suplementos alimenticios.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Realizar el diagnóstico de la ubicación actual de los equipos involucrados en el proceso
de producción.
2. Conocer los parámetros y definir las variables que forman parte del proceso de
inclusión directa de levadura en la línea de producción.
3. Determinar las operaciones básicas involucradas en el proceso de inclusión directa de
levadura en la línea de producción.
4. Establecer los puntos de control en la línea de inclusión de levadura, para garantizar la
inocuidad del producto terminado.
4
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
2.1 FABRICACIÓN DE CERVEZA Y OBTENCIÓN DE SUBPRODUCTOS.
El proceso se inicia con la molienda de la malta, con la cual se prepara una suspensión en
agua a 45-60 oC; esta suspensión se somete a una operación de calentamiento gradual en el
macerador, la que recibe el nombre de sacarificación. Normalmente las cervezas se
elaboran con mezclas de varios tipos de malta, de acuerdo con las características que se
deseen en el producto; las maltas oscuras contribuyen al color de la cerveza, mientras que
las maltas horneadas a bajas temperaturas contribuyen con altas actividades enzimáticas.
Cuando se utilizan adjuntos sólidos, estos se maceran en una paila aparte llamada cocedor
de adjuntos, donde se calientan a ebullición para gelatinizar el almidón. La solución de
adjuntos se descarga gradualmente con lo que se va logrando el incremento de temperatura
en el macerador. A esta forma de lograr la sacarificación se le llama proceso de infusión
con doble macerado. Durante el proceso de sacarificación las enzimas de la malta (y
enzimas microbianas adicionadas) actúan sobre los componentes de la molienda (malta y
adjuntos). Así, el almidón se hidroliza produciendo azúcares fermentables, las proteínas se
degradan en péptidos y aminoácidos libres los cuales serán asimilados por la levadura, y las
ß-gluconasas y pentonasas degradan los polímeros correspondientes reduciendo la
viscosidad del mosto1 2 3Las proteasas hidrolizan las proteínas de la malta y los otros
1Hough, J.S., The Biotechnology of Malting and Brewing, Cambridge University Press, Cambridge, 1985
5
cereales. Los productos de esta degradación son péptidos y aminoácidos que serán
nutrientes importantes de la levadura durante la fermentación. El proceso industrial para la
obtención de la cerveza se muestra en la figura 1.
Una vez completado el ciclo de sacarificación, la suspensión se transfiere a un tanque
clarificador, cilíndrico, provisto de un falso fondo con perforaciones, palas o cuchillas para
mover la suspensión y rociadores de agua. En este tanque se separa el líquido, el cual
constituye el producto denominado mosto dulce, y los residuos sólidos de la malta y los
adjuntos, subproducto que se conoce como granos gastados los cuales se utilizan como
alimento para ganado. El líquido se recupera a través de las perforaciones del falso fondo,
pasando por la masa formada por los granos gastados, los cuales funcionan como un
excelente filtro que permite obtener un mosto clarificado. Una vez removido el líquido, se
hace fluir agua caliente por los rociadores con lo cual se lixivian los granos gastados; el
líquido de lixiviación se integra al mosto dulce (esta operación puede sustituirse por un
filtro prensa).1 2 3 4 5 6
El mosto dulce se pasa a la caldera de cervecería u olla, tanque de cobre o acero inoxidable
con chimenea y calentado por camisa de vapor, donde se le adiciona el lúpulo y se somete a
2 Rose, A.H.,"Beer", Food Readings from Scientific American, W.H. Freeman and Co., San Francisco, pp 160-168, 1973 3 Briggs, D.E. et al. , Malting and Brewing Science, Malt and Sweet Wort, vol. 1, Chapman and Hall, Londres, 1981. 4 Helbert, J.R., "Beer", Prescott & Dunn's Industrial Microbiology, G. Reed (comp.), AVI Pub. Co. Westport, pp 402-467, 1982. 5 McLeod, A.M. "Beer", Alcoholic Beverages, A.H. Rose (comp.), Academic Press, Londres, pp. 43-137, 1977.
6
ebullición durante 30-90 minutos a presión atmosférica. 1 2 4 5 6 7 8 La cantidad de lúpulo
adicionada varia dependiendo del tipo de cerveza, entre 0.14 y 0.42 kg. por Hl. Los
objetivos de esta operación son varios: 1 2 4 5 6 7 8
• Extraer las resinas y aceites esenciales del lúpulo (las cuales además sufren reacciones
de isomerización e hidrólisis).
• Inactivar las enzimas para detener la conversión excesiva del mosto y cerveza.
• Coagular las proteínas y favorecer las reacciones entre taninos y proteínas para la
formación de compuestos insolubles que precipitan, clarificando así el producto.
6 Ohlmeyer, D.W. y S.A. Matz, "Brewing", Cereal Technology, S.A. Matz (comp.), AVI Pub. Co. Westport, pp. 173-220, 1970. 7 Hough, J.S. et al. , Malting and Brewing Science, Hopped Wort and Beer, vol. 2, Chapman and Hall, Londres 1982. 8 Stewart, G.G. y I. Russell, "Tradition Meets Innovation in Brewing", Bio/Technology, 3 pp. 791-798, 1985.
7
Figura 1. Proceso general de elaboración de cerveza
M A T E R I AP R I M A
Adjun to s
M a l t a y e n z i m a se x ó g e n a s
A g u a d e l i x i v i a c i ó n
Lúpulo
O 2
L e v a d u r a
P r o t e a s a y a g e n t e sc l a r i f i c a n t e s
O P E R A C I O N
C o c e d o r
M a c e r a d o r
T a n q u e c l a r i f i c a d o r
C a l d e r a
E n f r i a d o r
F e r m e n t a d o r
M a d u r a c i ó n
E m b o t e l l a d o
O B J E T I V O
G e l a t i n i z a c i ó n d e la l m i d ó n
S a c a r i f i c a c i ó n ,g e l a t i n i z a c i ó n e
h id ró l i s i s dea l m i d ó n y o t r o s
c o m p u e s t o
C la r i f i c a r e l mos toy l ix iv iar la papi l la
I n f u s i ó n d e l l ú p u l o ,e s t e r i l i z a c i ó n ,
coagu lac ión dep r o t e í n a s .
E n f r i a m i e n t o d e lm o s t o y a i r e a c i ó n
F e r m e n t a c i ó na l cohó l i ca
C l a r i f i c a c i ó n ym a d u r a c i ó n d e l
s a b o r
P R O D U C T O
I n f u s i ó n d ead jun tos
P a p i l l a s a c a r i f i c a d a
M o s t o d u l c e
M o s t o l u p u l a d o
M o s t o a i r e a d o
C e r v e z a v e r d e
C e r v e z a
S U B P R O D U C T O
G r a n o s g a s t a d o
L ú p u l o g a s t a d o
L e v a d u r a y C O 2
8
• Esterilizar el mosto para evitar la presencia de microorganismos indeseables que
compitan con la levadura durante la fermentación.
• Promover reacciones de caramelización, de Maillard y de oxidación de compuestos
fenólicos para la formación de melanoidinas que contribuyen al color y sabor de la
cerveza.
• Volatilizar y remover compuestos que confieren aromas indeseables.
• Disminuir el pH por precipitación de fosfato de calcio y otros iones.
• Eliminar agua (aproximadamente 10% del volumen) para concentrar el mosto.
Esta operación es la más costosa del proceso de elaboración de cerveza en términos de
costo de energía, por lo que los sistemas de ebullición presurizados a altas temperaturas han
sido desarrollados e implementados en algunas cervecerías; estos sistemas permiten una
considerable reducción de tiempo y energía. En estos casos el mosto se calienta a 140-150
oC durante 2 a 4 minutos bajo presión en una operación continua, donde al final de la línea
se encuentra una cámara de vacío que desciende la temperatura y los aromas indeseables se
volatilizan. 1 7 8
Al final de la operación se obtiene el mosto lupulado, y colateralmente el lúpulo agotado;
este último junto con los precipitados que se obtienen del mosto, se separa mediante tanque
clarificador de distintos diseños o por centrifugación. El mosto lupulado se enfría, por lo
general en intercambiadores de calor de placas a temperaturas entre 6 y 15 oC, lo cual
provoca la precipitación de proteínas y taninos insolubles en partículas mas finas, que se
9
separan por filtración o por centrifugación. El mosto lupulado normalmente se oxigena
mediante la inyección de aire estéril a la salida del enfriador, aunque algunos diseños de
enfriadores distintos a los de placas permiten el enfriamiento y aireación simultáneos.1 2 4 5 7
Algunos aditivos que suelen emplearse durante la operación de ebullición del mosto son:
gomas (alginatos o carragenina) o sílica gel para facilitar la clarificación del mosto, y
caramelo para incrementar el color del producto final. En algunos procesos en lugar de
efectuar la infusión del lúpulo en la caldera, se adicionan extractos de la flor en etapas
posteriores del proceso, evitando así que contender con la separación de lúpulo gastado.1 7
El mosto lupulado, clarificado, frío y aireado se pasa al fermentador donde se le adiciona la
levadura. El producto tal como se obtiene del fermentador después de separada la levadura
se conoce como cerveza verde o joven. La fermentación de la cerveza depende de tres
parámetros básicos: composición del mosto (nutrientes de la levadura); la levadura misma;
y las condiciones del proceso (tales como duración, temperatura, volumen, presión, forma y
tamaño del recipiente, agitación y corrientes dentro del mosto que esta en fermentación).
Las interacciones de estos tres parámetros son las que determinan el resultado de la
cerveza. Así mismo, la cantidad de levadura que se coseche del fermentador dependerá del
método de producción que se haya seleccionado.
La selección de los tipos de levadura, por su comportamiento bioquímico y biofísico,
determinan el patrón de la fermentación. Además tanto la adición de levadura (siembra),
cantidades y método, el estado de la levadura (viabilidad), como su distribución en el mosto
10
tiene un gran impacto sobre la fermentación. La levadura usada para la siembra debe estar
biológicamente limpia y debe conservarse el máximo grado de asepsia al manipular la
levadura para evitar su contaminación con bacterias y levaduras "salvajes". La dosis de
levadura normalmente se aproxima a los 10 millones de células por ml de mosto al inicio de
la fermentación (500 - 700 gramos de levadura líquida con 60% de sólidos por hectolitro de
mosto). No obstante, la dosis de levadura depende principalmente del peso específico del
mosto, perfil de temperatura y grado de fermentación. La siembra de la levadura
normalmente se produce inmediatamente después del enfriamiento, ya que el mosto puede
ser fácilmente contaminado microbiológicamente.
El proceso de fermentación se inicia con la inoculación del mosto lupulado con un cultivo
“puro” de levaduras. Las levaduras se propagan iniciándose con pequeños volúmenes en
dos o tres pasos en laboratorio y de ahí se pasan a fermentadores de pequeña escala
llamados propagadores, en los cuales se utiliza mosto estéril y se cultiva condiciones
aeróbicas. La etapa de los propagadores comprende típicamente una o dos escalas; en éstos
se utiliza mosto más concentrado y mayor temperatura que en la fermentación (10-15 oC).1 4
Los fermentadores se inoculan en primera instancia con la levadura de los propagadores,
pero en fermentaciones sucesivas se recicla la levadura unas ocho o diez veces mientras
ésta no tenga pérdidas importantes de su viabilidad (menor a 85%), en su capacidad de
crecimiento o se contamine con otros microorganismos.1 4 7 Es inevitable que la levadura
pierda finalmente su capacidad de propagarse y que el ciclo tenga que iniciarse a partir de
11
levadura de un propagador9. Además las levaduras de cervecería son muy susceptibles de
sufrir mutaciones, particularmente en su capacidad de flocular y de utilizar maltotriosa,
azúcar que constituye alrededor del 15% de los azúcares fermentables, por lo que en estos
casos la levadura deja de ser adecuada para el proceso y no puede recircularse,
convirtiéndose en subproducto, que después de un proceso de secado se utiliza como
suplemento para la elaboración de alimentos concentrados para animales.
La etapa final del proceso de elaboración de cerveza ocurre después de que la levadura es
separada de la cerveza por centrifugación. A pesar de la cuantiosa precipitación de
proteínas y complejos proteína-taninos durante la ebullición y posterior enfriamiento, es
inevitable que una lenta formación de estos últimos siga ocurriendo en la cerveza, sobre
todo cuando se almacena a bajas temperaturas. Esta turbiedad aparece generalmente cuando
la cerveza se enfría, por lo que se denomina ”turbiedad en frío”. Para evitar que esto suceda
en el producto final embotellado, la cerveza verde se somete a un proceso de añejamiento,
maduración o reposo. Este se realiza en grandes tanques horizontales (en ocasiones
verticales, e incluso cuando se utilizan los fermentadores cilindro-cónicos, la operación se
efectúa en el propio fermentador), en los que la temperatura se mantiene entre 0-6 oC por
periodos de 3-4 días a 4 semanas, aunque algunas cervezas se maduran hasta por 3-4 meses.
Para facilitar la precipitación de los elementos que confieren turbiedad a la cerveza, es una
práctica común adicionar compuestos como colágena, bentonita, ácido tánico, carragenina,
sílica gel, etc.1 2 4 5 6 7 8 Una práctica alternativa es utilizar proteasas, principalmente
9 Kirsop, C. y C. López-Munguía, "Estudio del proceso de clarificación enzimática de cerveza con productos comerciales", Rev. Tecnol. Aliment. (Méx.), 20 (3), pp. 19-2
12
papaína, para lograr una hidrólisis parcial de las proteínas, con lo cual se solubilizan y se
impide su posterior precipitación; no obstante, una proteólisis excesiva es contraproducente
porque los polipétidos tienen un importante papel en la formación y estabilidad de la
espuma de la cerveza.1 2 4 5 7 Por esta causa y debido a su especificidad-actividad, la papaína
es la enzima más adecuada para el proceso para el proceso y difícilmente puede sustituirse
por otra proteasa.
2.2 DESCRIPCION DE LA LEVADURA DE CERVEZA LIQUIDA COMO
MATERIA PRIMA.
2.2.1 ASPECTOS GENERALES.
Tradicionalmente varias especies del género Saccharomyces han estado relacionadas con la
producción de bebidas alcohólicas, dentro de las que se destacan: S. cerevisiae, S. uvarum,
S. carlsbergensis, S. bayanus, S. ellipsoideus, S. oviformis, S. italicus, S. capensis, S. vini,
S. sake. Desde el punto de vista funcional algunas características importantes en las cepas
de levadura son: capacidad de flocular, capacidad de producir alcohol, tolerancia al alcohol,
tolerancia a altas temperaturas, capacidad y vigor en la fermentación de azúcares.
Las cepas de S. cerevisiae presentan diferentes características al crecer en medios líquidos,
algunas floculan y otras no; el sedimento puede irse al fondo del fermentador o a la
superficie y la tendencia a flocular puede presentarse al final de la fermentación o en etapas
tempranas. Esta variedad de comportamientos tiene gran significado práctico, ya que la
13
tendencia a flocular facilita la operación de separación de la levadura, pero es muy
importante que la sedimentación se presente hasta el final de la fermentación, ya que de
otra manera se dificulta mantener al cultivo homogéneo y la asimilación de nutrientes por
la levadura puede fácilmente dejar de ser completa y, por lo tanto, disminuir los
rendimientos de la fermentación.10 11 12
El fenómeno de floculación se debe a un cambio en la composición de la pared celular de la
levadura, donde tienen particular relevancia las proteínas y carbohidratos de la superficie,
provocando la agregación de las células mediante la formación de puentes de calcio o de
magnesio.12 13 14 Las cepas de cervecería pueden presentar distintos comportamientos de
floculación, y de acuerdo con esto se han clasificado en: 9 15 16
10 Amerine, M.A. et al. , The Technology of Wine Making. AVI Pub. , Co. Westport, 1980. 11 García Garibay, M et al. , Informe técnico de desarrollo y transferencia de tecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, 1987 12 Rose, A.H., "Recent Research on Industrially Important Strains of Saccharomyces cerevisiae", Biology and Activities of Yeasts, F.A. Skinner, S.M. Passmore y R.R. Davenport (comps.), Academic Press, Londres, pp. 103-121, 1980. 13 Nishihara, H., T. Toraya y S. Fukui, " Floculation of Cell Walls of Brewer's Yeasts and Effects of Metal Ions, Protein-Denaturants and Enzyme Treatments", Arch. Microbiol., 131, pp. 112-115, 1982 14 Nishihara, H., T. Toraya. , "Essential Roles of Cell Surface Protein and Carbohydrate Components in Floculation of a Brewer's Yeast", Agric. Biol. Chem. , 51 (10), pp. 2721-2726, 1987. 15 Gilliland, R.B., "Brewing Yeast", Brewing Science, vol. 2, J.R.A. Pollock (comp.), Academic Press, Londres, pp. 1-60, 1981 16 Stewart, G.G. y I. Russell, "Yeast Floculation", Brewing Science, vol. 2, J.R.A. Pollock (comp.), Academic Press, Londres, pp. 61-92, 1981.
14
1. Levaduras que floculan al final de la fermentación en aglomerados flojos asociados a
las burbujas de CO2 y que flotan en el líquido formando una nata o “cabeza alta”
(levaduras altas).
2. Cepas que floculan formando aglomerados muy compactos al final de la fermentación,
no se asocian a las burbujas de gas y se hunden en el líquido (levaduras bajas).
3. Levaduras que floculan desde etapas tempranas de la fermentación debido a su
capacidad de formar seudomicelio.
Al final de la fermentación, las levaduras altas son separadas de la superficie en forma
mecánica o por succión, mientras que las levaduras bajas, se retiran por decantación si se
trata de unitanques verticales (fermentadores-maduradores), o por succión con bombas
cuando se tienen fermentadores horizontales.
En la etapa final del proceso de fermentación y maduración de la cerveza, cuando la
levadura flocula, esta es conducida hacia un tanque de recuperación donde se realizan los
análisis para determinar el porcentaje de viabilidad. Mientras esta no tenga pérdidas
importantes en su capacidad de crecimiento (menor al 85%) o se contamine con otros
microorganismos, 1 4 7 se utiliza en fermentaciones sucesivas de ocho a diez veces.
La levadura que no es reutilizada en el proceso cervecero es centrifugada para recuperar la
cerveza y enviar ésta a maduración. La levadura en forma de agregado pastoso de alta
viscosidad se le adiciona un volumen de agua equivalente a la cantidad de cerveza retirada
por la centrífuga; para ser enviada al tanque donde se realiza el tratamiento térmico (el
volumen de agua adicionado facilita el movimiento de la levadura a través de la bomba).
15
Este tratamiento, es realizado en una marmita donde la levadura alcanza temperaturas entre
70 y 80 oC, durante 7 horas causando la muerte de la levadura. En este punto se obtiene una
suspensión conocida comercialmente como “levadura de cerveza liquida autolisada”, con
20% de sólidos.17
2.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA LEVADURA DE CERVEZA LÍQUIDA.
2.2.2.1 Características físicas: La levadura de cerveza líquida o seca es de color crema;
el sabor varía con el sustrato y el proceso industrial utilizado.18 La levadura de destilería
tiene un sabor ácido y ligeramente agrio, mientras que la levadura cuando tiene residuos de
lúpulo (utilizado en la producción de cerveza) presenta un sabor amargo, característico de
este.19
2.2.2.2 Composición química: La composición química de las levaduras es muy variable
y depende de la especie, el proceso industrial, el sustrato utilizado, la temperatura de
incubación, pH y otros factores que afectan directamente el contenido del producto final: la
levadura alimenticia.
17 Entrevista Ingeniero Jorge Iliarte, Servicios Generales, Cervecería Leona, 1998 18 Ceballos Restrepo, O., Valor Nutritivo de las Levaduras; utilización de la levadura de destilería (Saccharomyces cerevisiae) en alimentos de cerdos en acabado, Tesis M.S. Bogotá, Universidad Nacional de Colombia, 115 p., 1973. 19 Phaff, Miller y Mrak, citados por Ceballos, 1973. , Asenjo, Bein, Carter y Phillips; Jarl, Mateles y Tannenbaum, citados por Ceballos, 1973. , Bressani, citado por Vananuvat, 1977.
16
Las levaduras poseen alto valor de proteínas y con relación a su calidad se pueden
comparar con las mejores fuentes de proteína de fuente animal. Las levaduras poseen
grandes proporciones de proteína de alta calidad, carbohidratos y lípidos. También
constituyen una de las más ricas fuentes de vitaminas del complejo B, con excepción de la
cianocobalamina (B12).
Las levaduras son particularmente ricas en niacina, riboflamina y ácido pantoténico. La
levadura de cerveza es considerada principalmente rica en tiamina por que la malta la
contiene en alta proporción5. En el cuadro 1, se reporta el contenido de vitaminas de la
levadura de cerveza según varios autores.
Cuadro 1. Contenido de vitaminas de la levadura de cerveza (S. cerevisiae)
Vitaminas mg/kgTiamina 91.7 80 126.9 91.7 18,4**Riboflamina 35 30 27.3 35 3.68Niacina 447.5 450 428.4 447.5 53.4Piridoxina 43.3 30 31.5 43.3Acido Pantoténico 109.8 75 120 109.8Colina 3885 3528 3885Biotina 1.11 1300* 5.5Acido Fólico 9.7 25 9.54 11.4 9.7B 0.008* ug/kg** mg/100 gr
Fuente: Ceballos, 1973
17
Las levaduras están prácticamente desprovistas de vitaminas A y C. Todos los aminoácidos
esenciales están presentes en adecuadas cantidades en la proteína de la levadura. Con
excepción de la metionina, cistina y triptófano20, a la vez que es rica en lisina y treonina21.
En el cuadro 2 se presenta el contenido de aminoácidos para dicha levadura de acuerdo con
la información tomada de varios autores.
La proteína representa entre el 45 y 55% del peso seco de la levadura22, aunque Ceballos
sostiene que dicho valor puede oscilar entre el 20 y 70%, del cual del 60 a 80% corresponde
a proteína verdadera (nitrógeno proteico que es absorbido del alimento por el animal, esto
se reporta como valores de digestibilidad). En el cuadro 3 se presentan análisis proximales
de la levadura de cerveza, según la información recopilada de varios autores.
20 Yousri, 1982. 21 Kihlberg, 1972 22 Ferrando, 1980 - Yousri, 1982
Cuadro 2. Contenido de aminoácidos de la levadura de cerveza según varios autores
% S. cerevisiae S. uvarum S. cerevisiae S. cerevisiae S. cerevisiae S. cerevisiae
Arginina 2.20 2.00 3.00 3.9 - 6.2 4.02Cistina 0.50 0.50 0.08 0.3 - 1.7 1.02Histidina 1.10 1.00 1.00 1.5 - 4.0 7.12Glicina 1.70 2.10 2.60 4.2 - 4.8 3.14Isoleucina 2.10 2.00 2.10 3.5 - 7.3 1.5 - 4.6 2.84Leucina 3.20 3.30 3.70 5.9 - 9.9 3.9 - 7.0 5.34Metionina 0.70 0.50 0.60 1.2 - 3.5 0.8 - 1.7 0.81
Fenilalanina 1.80 1.80 2.10 3.2 -4.1 2.92Lisina 3.00 3.70 4.50 6.3 - 9.7 3.0 - 7.7 9.02Treonina 2.10 2.10 2.10 3.2 - 4.1 2.92Tirosina 1.50 1.70 1.80 1.70Valina 2.30 2.50 2.90 5.1 - 6.6 3.5 - 5.3 4.27Triptófano 0.50 0.50 0.60 0.5 - 1.7 1.00
* g / 16 g de nitrógeno
Fuente: Neira y Zapata, 1989
Cuadro 3. Análisis proximal de la levadura de cerveza según varios autores
Tipo de levadura Humedad % Proteína % Grasa % Fibra % Cenizas % ELN %
11.00 36.50 0.46 0.46 5.30 41.00S.uvarum 8.20 41.80 0.50 0.70 6.70
6.14 36.10 0.41 0.98 0.5811.13 32.49 0.37 1.74 13.12 40.96
16.10 44.20 2.00 5.60 32.107.00 48.00 1.00 8.00 36.007.00 44.60 1.10 3.00 6.40 37.907.00 40.80 0.20 2.10 6.50 43.50
S. cerevisiae 10.00 47 - 50 1.00 5.0 - 8.0 25.359.80 42.50 0.05 1.60 10.30 35.30
54.00 2.54 5.76 3.687.00 44.60 3.009.80 42.50 0.50 1.60 10.30 35.30
* Datos reportados en base húmeda
Fuente: Neira y Zapata, 1989
20
En cuanto a su contenido de nitrógeno no proteico éste varía entre el 20 y 40% del valor de
la proteína, dependiendo de los factores anteriormente señalados23, y hacen parte de él los
ácidos nucléicos, aminoácidos libres, colina, peptona, y diferentes pigmentos como los
citocromos y flavinas.24 En el cuadro 4 se muestra el contenido nitrogenado de la levadura
Saccharomyces cerevisiae.
Cuadro 4. Contenido de nitrógeno de la levadura de cerveza
Tipo de levadura Prot. Bruta % MS Prot. Verdadera % NNP %
41.50 84.90 15.10S. cerevisiae 47.60 80.00 18.00
51.00 83.00 17.00
Fuente: Ceballos, Dziezak, 1973
Las materias celulósicas se han encontrado hasta en un 10%, los que las pone en
condiciones similares a un cereal y casi a un salvado25, y el contenido de carbohidratos
fluctúa entre el 30 y 45% de la materia seca26. El contenido de lípidos varía entre 1 y 5%, y
es mayor en los cultivos viejos, esto es considerado de buena calidad27, aunque su
contenido es considerado bajo comparado con la harina de pescado.
23 Haverman y Heermann, citados por Ceballos, 1973 24 Wasserman y Palacio, citados por Ceballos, 1973 25 Birolaud y Jarl, citados por Ceballos, 1973 26 Ceballos, 1973 27 Palacio y Soltero de Díaz, citados por Ceballos, 1973
21
2.2.3 VALOR NUTRITIVO DE LAS LEVADURAS.
Shacklady28, afirma que el valor nutritivo de la proteína de la levadura debería ser al menos
tan bueno como el de la soya y si se suple con metionina cuando fuera necesario debería
igualar a la proteína del pescado. Elmadfa y Menden29, consideran que un suplemento de
0.2% con metionina añadido a las levaduras (Candida utilis) cultivadas en alcanos confiere
a éstas una eficacia proteíca semejante a la de la caseina.
Se han llevado a cabo múltiples experimentos para producir proteína comestible de alta
calidad a partir del cultivo de la levadura Candida utilis. Lawford y colaboradores30, usaron
melazas de caña como fuentes de carbono y energía para el cultivo continuo de esta
levadura y encontraron que en promedio la biomasa era 50 - 55% proteína y que esta se
comparaba favorablemente en calidad con la proteína concentrada de soya. Luego los
autores encontraron que como el trigo (al igual que la mayoría de los cereales) es tan
deficiente en los aminoácidos lisina y treonina, la relativamente alta concentración de estos
aminoácidos esenciales en la proteína de las levaduras, sugería su uso potencial como suplo
proteico para incrementar la calidad de la proteína de los productos alimenticios basados en
cereales.
28 Shacklady, 1975 29 Citados por Ferrando, 1980 30 Lawford y colaboradores citados por Yousri, 1982
22
Jacquot31, afirma que la proteína de las levaduras se aproxima a las proteínas animales,
teniendo un valor biológico (porcentaje de proteína ingerida que es realmente utilizada)
igual al 85% de éstas.
Smith y Palmer32, realizaron un experimento con ocho preparaciones comerciales de
proteína unicelular utilizando como sustrato los carbohidratos, los cuales incluían seis
muestras de levadura y dos de bacterias. En su experimento con ratas alimentadas con los
seis tipos de levadura reportaron valores biológicos entre 55 y 62%, con digestibilidades
verdaderas de nitrógeno entre 79 y 93%. Las dos muestras de proteína unicelular de
bacterias dieron valores biológicos inferiores (42 y 52%), con digestibilidades de 90 y 91%.
Se encontró que la suplementación con metionina mejoró el valor biológico de todas las
muestras de proteína unicelular analizadas. Igualmente se utilizaron cerdos para evaluar el
valor biológico de tres levaduras, las cuales reportaron valores entre 43 y 47%, y cuando
dos de las levaduras fueron suplemetadas con metionina se elevaron considerablemente
dichos valores (43 a 58% y 47 a 64 %).
La suplementación con metionina tuvo el mismo efecto de elevar los valores de utilización
neta de proteína NPU (método de comparación del contenido de nitrógeno corporal que
resulta al proporcionar la proteína a probar, con aquel que se obtiene durante el mismo
periodo con una dieta libre de nitrógeno) en el experimento, tanto en ratas como en cerdos.
En ratas los valores se elevaron desde 44-58% hasta 51-79% con una suplementación de
31 Citados por Shigueru y Lavorenti, 1979 32 Smith y Palmer, 1976
23
0.8% de DL-metionina, para las seis muestras de levadura y en cerdos desde 38-42% hasta
52-57% con una suplementación de 0.44% de DL-metionina.
Naes y Slagsvold33, evaluaron el valor nutritivo de la proteína de la levadura
Saccharomyces cerevisiae cultivada en desechos líquidos sulfitados, para cerdos en
crecimiento, ellos estimaron inicialmente la calidad de la proteína utilizando ratas y
encontraron un valor biológico, una digestibilidad verdadera, una utilización neta de
proteína y un índice de eficiencia proteica (este ultimo comprende una prueba de
alimentación en la cual las fuentes de proteína se comparan en términos de ganancia de
peso por kg de proteína o de nitrógeno ingerido) de 55,81%, 74.12%, 41.4% y 1.25%
respectivamente. En el estudio de comportamiento productivo no fueron encontradas
diferencias en la ganancia de peso, conversión alimenticia o espesor de grasa dorsal de 36
cerdos Norwegian Landrace a los que se les sustituyó el 4.5 y 9% de harina de soya por
dicha levadura, en una dieta basada en cereales y harina de pescado. Los análisis fueron
observados desde un peso de 29 Kg hasta 80 Kg por un período de 11 semanas.
Waldroup y Flynn34, registraron valores de NPU desde 40.8 hasta 73.5% para diferentes
muestras de levadura creciendo en carbohidratos utilizando pollos jóvenes, comparado con
un valor NPU de 85.5% encontrado en el mismo trabajo para la proteína de soya.
Por otra parte, Várela, Mataix y Navarro35, realizaron un estudio del valor nutritivo de la
levadura Hasenula anomala cultivada en etanol. El contenido calculado de proteína fue del
24
51.2% y presentó deficiencia de aminoácidos azufrados. En la determinación de los
distintos índices nutritivos, utilizando ratas y siguiendo la técnica de Mitchell (técnica para
la determinación del valor biológico), ellos encontraron valores para los coeficientes de
digestibilidad verdadera, valor biológico y utilización neta de proteína NPU de 81.1, 54.4 y
44.2% respectivamente. La suplementación con los aminoácidos en que la levadura es
deficiente incrementó significativamente los índices hasta equiparar dicha proteína con una
de buena calidad (C.D.V = 95.8%, V.B = 93.5% y NPU = 89.6%).
Varios autores, citados por Ceballos, encontraron valores de NPU entre el 22 y 30.1% para
la levadura de cerveza Saccharomyces cerevisiae medido en ratas. Sin embargo cuando se
realizo una suplementación de 1.02% con L-lisina más 0.54% de L-metionina, dicho valor
se incremento hasta 31.3%.
2.3 PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS BALANCEADOS PARA ANIMALES.
Un alimento para animales es una mezcla de diferentes materias que suministran los
elementos nutricionales, necesarios para la buena nutrición del animal, o para su correcto
mantenimiento, conservación y más alta productividad. Los ingredientes nutricionales se
clasifican en36:
33 Naes y Slagsvolg, citados por Ceballos, 1973 34 Waldroup y Flynn citados por Ceballos, 1973 35 Várela, G. Mataix, F.J. y Navarro, M.P, 1976 36 Seminario Taller, "Administración de Fábricas de alimentos concentrados para animales", Nutrición Técnica S.A. "NUTEC", Grupo BASF, Bogotá, pp. 24-78.
25
A. Fuentes de proteína: Se consideran fuentes de proteína a aquellos ingredientes cuyo
contenido protéico es elevado, mayor de 30%. La función de las proteínas dentro del
organismo animal es contribuir a la formación de músculos, sangre, plumas, producción de
huevo, leche, etc. estas se clasifican en:
1. Fuentes de origen animal: Resultan del procesamiento de animales o de sus
subproductos: harina de pescado, carne, subproductos de pollo, harina de sangre, harina
de plumas. Son productos de calidad variable de acuerdo con el ingrediente y sus
proporciones en el proceso de fabricación. El contenido de humedad debe ser inferior al
10% para evitar problemas de descomposición durante el almacenamiento. Requiere la
ejecución del análisis bacteriológico. Los contenidos de proteína, grasa y ceniza
generalmente presentan variaciones que inciden en le valor nutricional del ingrediente.
2. Fuentes de origen vegetal: Se conocen generalmente con el nombre de tortas, resultan
de la extracción del aceite de las semillas oleaginosas o los granos de cereales: tortas de
soya, torta de algodón, torta de ajonjolí, torta de girasol, torta de maní, gluten de maíz.
A diferencia de las fuentes de origen animal son productos que por su proceso industrial
tienen una composición más estable, sin embargo, pueden presentar algunas variaciones
en los contenidos de proteína y fibra, de acuerdo a la cantidad de cascarilla que se
incorpore dentro del proceso de extracción. Su contenido en grasa generalmente es
inferior al 1%.
26
B. Fuentes de energía: Como su nombre lo indica, este grupo de ingredientes
proporciona fundamentalmente el aporte calórico necesario para la actividad del
organismo animal tales como el mantenimiento de la temperatura corporal, la energía
para la realización de los procesos de digestión para el movimiento locomotor, la
producción y los depósitos de grasa en el organismo animal, pueden ser:
1. Carbohidratos: Este grupo está constituido fundamentalmente por los azúcares, y los
granos de cereales y subproductos así: Azúcar, melaza, maíz, sorgo, trigo, cebada,
arroz, avena, y sus subproductos. Su contenido energético es mayor cuando sus niveles
de fibra son bajos, por esto es muy importante el conocimiento del contenido de fibra en
los subproductos de molienda.
2. Grasas: Constituye una fuente de energía de excelente calidad. Su valor calorigénico es
superior al de los carbohidratos, además de que aportan ácidos grasos especiales para
los animales. Las grasas pueden ser de origen vegetal o animal, requieren de un control
de calidad medido por el índice de acidez y el índice de peróxido.
C. Fuentes minerales: los minerales constituyen parte esencial del sistema óseo de los
animales, de la cáscara del huevo, de la sangre y líquidos orgánicos. los minerales se
dividen en:
1. Macroelementos: Calcio y fósforo, los cuales se obtienen de fuentes de calcio y
fósforo, fosfato bicálcico (Biofos y Fadefos) y harina de hueso (calcinada y al vapor).
27
2. Microelementos: Sodio, Potasio, Cloro, Yodo, Hierro, Cobre, Magnesio, etc. Son
fuentes de microelementos o elementos menores, llamados así por que sus necesidades
dentro del organismo animal son más pequeñas. Cumplen funciones acelerantes en las
reacciones de los procesos digestivos y para mantener el equilibrio dentro de las
estructuras celulares. La premezcla constituyen fuentes balanceadas de estos
ingredientes de acuerdo con la especie y edad del animal.
D. Fuentes vitamínicas: Cumplen funciones específicas en la visión, calcificación de los
huesos, reproducción, coagulación de la sangre y como acelerantes de los procesos de
digestión. Las premezclas vitamínicas constituyen fuentes balanceadas de estos
ingredientes, de acuerdo con la especie, edad del animal y tipo de explotación. Las
fuentes vitamínicas requieren condiciones especiales de manejo durante su proceso de
elaboración y en la manipulación dentro de las fábricas de alimentos a fin de evitar su
alteración o pérdidas de potencia.
E. Otros aditivos:
1. Pigmentantes: Son sustancias que se adicionan a los alimentos para producir la
coloración de las yemas de los huevos o la carne del pollo. Los pigmentos pueden ser
naturales o sintéticos. Los primeros como harina de alfalfa, ramio, matarratón, leucaena,
flor de muerto, achote, harina de pasto en general tienen como inconveniente que su
capacidad pigmentante varía con el sistema de procesamiento del ingrediente y con el
28
tiempo de almacenamiento. Los sintéticos como el carofil rojo y carofil amarillo, son
productos obtenidos por proceso de extracción química, se caracterizan por que
requieren la adición de pequeñas cantidades y una adecuada combinación para producir
una óptima coloración a menor costo. Su manejo y adecuado mezclado son de gran
utilidad para obtener una pigmentación uniforme de la yema de los huevos.
2. Coccidiostatos: Cumplen una función terapéutica previniendo la presentación de la
infección por coccidias en las aves. Cada producto tiene una dosificación específica la
cual no puede sobrepasarse, pues el exceso produce disminución en el crecimiento de
los animales o toxicidad y muerte.
3. Inhibidores de hongos: Son sustancias cuyo objetivo es disminuir el crecimiento de los
hongos en el alimento y dentro del organismo animal de acuerdo con el producto y
dosis a utilizar.
4. Promotores de crecimiento: Son sustancias antibióticas o no, que actúan en el interior
del tracto digestivo favoreciendo la absorción de nutrientes.
5. Aminoácidos sintéticos: Lisina, metionina, ayudan a completar el balance de la
proteína dentro de la dieta.
29
2.3.1 PROCESOS INDUSTRIALES PARA LA TRANSFORMACIÓN DE LOS
INGREDIENTES.
Cuando el ingrediente ha sido comprado y aceptado por control de calidad, hay que seguir
una serie de pasos para adecuarlo y conservarlo de tal forma que aporte sus características y
propiedades a una formulación específica. Estos pasos, en forma generalizada son los
siguientes 36:
• Secamiento en planta o en secadoras externas de torre, de túnel, etc., sometiéndolo a
prelimpieza, limpieza o dejándolo tal cual. Lo anterior concierne a los granos.
• Almacenamiento en silos o en albercas que van desde 100 hasta 1000 toneladas por
ingrediente. Se deposita a granel y por períodos de tiempo iguales a 90 días.
Normalmente se hace con los granos.
• Almacenamiento en bodegas cerradas y bajo carpa, empacados en sacos de fique, de
papel, de propileno, plástico, etc.
• Transporte, manipuleo y procesos de producción.
Posterior a los procesos de molienda y mezclado el producto terminado se empaca o se
peletiza y empaca.
30
2.3.2 ETAPAS DE PROCESO PARA LA TRANSFORMACIÓN HASTA EL
PRODUCTO TERMINADO.
2.3.2.1 Molienda: El proceso de molienda reduce el tamaño de las partículas de los
ingredientes. En la medida en que la materia prima avanza dentro del triturador, es
golpeada con martillos, anexos al rotor, que gira a gran velocidad (1800 r.p.m.). Alrededor
del rotor se encuentran colocadas cribas curvas a una distancia fija de la punta de los
martillos, estos empujan el ingrediente contra las cribas para fragmentar las partículas. El
tamaño de los orificios de las cribas determina el tamaño máximo de las partículas del
ingrediente molido. El ingrediente molido cae en una tolva y es transportado con la ayuda
de un elevador, a las tolvas de premezcla.
2.3.2.2 Mezcla: Esta operación se divide en tres etapas: carga, mezclado y descarga. En la
primera etapa, son pesados los ingredientes molidos, de acuerdo con la formulación
establecida para cada producto, está operación es realizada en una tolva báscula. Una vez
pesados los diferentes ingredientes son desalojados de la tolva báscula y pasan a la
mezcladora, donde se inicia la segunda etapa. La mezcla de los ingredientes de una
fórmula, es importante en el proceso de fabricación de alimentos, pues se debe obtener la
mayor homogeneidad para que una pequeña muestra del producto terminado (pelets o
harina) represente todos los ingredientes de la fórmula. Pequeñas cantidades de líquidos
son añadidas en la mezcladora después de que se ha realizado la mezcla en seco. Estos
líquidos comúnmente son: grasa y melaza.
31
2.3.2.3 Acondicionamiento: El acondicionamiento forma una parte importante en la
fabricación de alimentos balanceados. El acondicionamiento se refiere a la preparación de
la harina para el peletizado, que incluye:
• Inyección de vapor para elevar la temperatura y los niveles de humedad y producir la
gelatinización de los almidones presentes.
• Inyección de melaza, que por efectos del calor, se adhiere a las partículas del entorno y
posteriormente se endurece al enfriarse, dándole fortaleza al pelet.
• Tiempo de retención dentro del acondicionador para permitir que los materiales se
sometan a cambios físicos y químicos ocasionados por la humedad y el calor.
El almidón, la melaza y la proteína se empezarán a ver afectados por cambios químicos por
encima de los 50 ºC y en medida que el calor aumente, la tasa de cambio se acelera. Se
dice que la rata en los cambios químicos se duplica por cada 10 grados centígrados de
aumento de temperatura.
2.3.2.4 Peletización: La operación de peletización involucra la alimentación de la harina
acondicionada a través de un dado, el cual comprime la comida y la convierte en pelets.
Durante el paso por el dado, las partículas son forzadas a unirse en una masa sólida. El
calor transferido por el proceso de acondicionamiento, además de la fricción a través del
dado, promueve cambios físicos y químicos en los ingredientes del alimento, como son el
rompimiento de los almidones y el mejoramiento de la fibra digestiva, lo cual ayuda
también en la dureza y la durabilidad final de los pelets. La humedad del vapor, la melaza y
32
el aceite, contribuyen a que el proceso de peletizado sea más eficiente. Además, la
reducción de tamaño de las materias primas, por medio del proceso de molienda incrementa
el área de superficie disponible y mejora la absorción de los líquidos.
La comida peletizada es más digestible que la comida en forma de harina. Muchas de las
más antiguas y grandes plantas, establecieron sus propias fincas de prueba, para desarrollar
fórmulas que dieran la mejor conversión de peso corporal. La peletización de la comida la
coloca en una forma más concentrada, otra ventaja de la peletización es que hay menos
desperdicios cuando se alimenta con comida peletizada, pues el animal no puede escoger la
comida, pero sí recibe la dieta balanceada para la cual fue diseñada.
2.3.2.5 Enfriamiento: La materia prima se lleva a las plantas con temperaturas ambientales
y niveles de humedad entre 9 y 15%. Algunos extremos, como, en el caso de los minerales,
deben tener muchos más bajos niveles de humedad. Las melazas necesitan una especial
consideración, puesto que pueden ser incluidas con niveles de 2 y 15% y pueden tener
contenidos de humedad del 25 al 30%. Cuando se muelen algunos materiales sólidos, éstos
pueden perder algo de su humedad natural debido a la fricción contra las cribas. Después de
mezclados y molidos, los materiales se mezclan añadiendo algunas grasas y hasta un 2% de
agua antes de entrar al proceso de peletizado. En esta etapa las comidas tendrán niveles de
humedad de alrededor del 10 al 13%. Cuando estén acondicionadas, la humedad se elevará
del 14 al 18% en el peletizado normal y hasta el 22% en algunas operaciones de expansión.
Cuando los pelets procesados entran en el enfriador, pueden tener temperaturas tan altas
como 95 oC y humedad entre el 14 y 20%. El enfriador necesita reducir estos niveles,
33
dentro del rango de pocos grados de la temperatura ambiente, con un máximo nivel de
humedad del 14%, que facilite que los pelets se puedan almacenar con seguridad, evitando
que suden y se peguen a los recipientes, dando como resultado un moldeamiento de los
mismos. Si el enfriador remueve demasiada humedad, el resultado puede ser pérdidas
financieras. Un 1% de pérdida de humedad, equivale a un 1% del costo de una tonelada,
por el número de toneladas por hora, por semana o por año. Entre más largo sea el periodo,
mayor es la suma involucrada.
2.4 CONTROL DE CALIDAD EN ALIMENTOS BALANCEADOS.
Los fabricantes de alimentos balanceados para animales deben extremar sus cuidados, para
que sus productos sean de tal calidad para que al ser consumidos por los animales a los
cuales están destinados den los resultados más eficientes, rápidos36 y económicos. La
consecución de estos objetivos exige establecer y cumplir cuidadosamente un buen
programa de control de calidad en la fabricación, lo que implica revisar siempre y seguir los
lineamientos que se exponen a continuación. Hay tres puntos básicos para el control:
• Control de materia prima.
• Control de proceso.
• Inspección del producto final.
2.4.1 CONTROL DE MATERIAS PRIMAS.
a. Establecer las materias primas dominantes para darles atención prioritaria.
34
b. Examinar los materiales en relación con su contribución al producto final.
c. Es muy posible que una respuesta no necesariamente muy exacta obtenida en pocos
minutos sea más útil que una más precisa, pero que se demora varias horas o aún días
para obtenerla.
d. Las materias primas no deben ir al depósito o bodega antes de pasar los ensayos de
calidad.
2.4.2 CONTROL DE PROCESO.
El control de proceso debe reflejar realmente el transcurso de este. El controlador debe
conocer exactamente el proceso en todos sus detalles. Este control no tiene que ser
necesariamente químico, puede ser por ejemplo peso, tamaño de partícula, etc. El control
de proceso debe ser un control operacional, es decir, un control total: pisos, edificios,
máquinas, presentación personal, estado de salud, etc.
2.4.3 INSPECCIÓN DEL PRODUCTO FINAL.
Tiene como objetivo verificar que cumpla las normas preestablecidas entre lo formulado y
lo que realmente se obtiene como producto terminado. Para la inspección del producto
terminado se realizan pruebas microbiológicas que deben ser comparadas con parámetros
tentativos (ver cuadro pág. 46) y análisis proximales, que dan una información cuantitativa
de los componentes nutricionales de un alimento.
35
2.5 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD.
Dentro del programa de control de calidad se contemplan los siguientes aspectos:
2.5.1 ADQUISICIÓN DE MATERIALES.
a. Selección del abastecedor: Con el objeto de conocer la calidad, antes de efectuar la
compra se debe exigir una muestra del material que se ofrece, sobre el cual se realizan
los análisis pertinentes y dependiendo de su resultado se aceptan o rechazan. Después
de aprobar un vendedor, los tres primeros embarques que se reciben de éste, deberán ser
sometidos a ensayos completos y si en todos estos se cumplen los estándares, los
embarques posteriores podrán ser aprobados basándose en ensayos reducidos.
b. Recibo de materia prima: Hay que revisar la calidad de cada cargamento o lote de
materia que llega a la fábrica. Constatar que el transporte ha sido adecuado, que el
material no ha sido mojado por la lluvia, no ha sufrido contaminación, no presente
manifestaciones de infestación por hongos o insectos. Los empaques deberán ser de un
material que mantenga la calidad del producto sin transmitirles olores o sabores
extraños y no podrá ser empaque que haya contenido alimento para animales, cementos,
fertilizantes, plaguicidas y otros productos que pueden ofrecer posibilidad de cualquier
contaminación (norma Icontec No. 421).
36
c. Almacenamiento: Se debe tener en cuenta los siguientes aspectos:
• El lugar donde se almacena la materia prima debe ser aireado, sin goteras, piso firme y
seco, limpio y sin roedores e insectos.
• Arrumar las diferentes materias primas de acuerdo con la clasificación descrita en la
sección 2.3 y colocar la rotulación correspondiente en la que aparezca su identificación
y característica en forma clara y precisa.
• Arrumar las materias primas por épocas de recibo para poder usar siempre los
ingredientes que hayan permanecido almacenados durante más tiempo y prevenir de esa
forma un posible deterioro.
• Reempacar los bultos que se rompen en la manipulación y no colocarlos nunca rotos o
en mal estado en el arrume.
• Inspeccionar diariamente los locales de almacenamiento y diversos arrumes para
constatar la permanencia de las condiciones higiénicas y de seguridad ya anotadas y
controlar las posibles alteraciones de los materiales durante el almacenamiento
(calentamiento, oxidación e infestación, etc.).
2.5.2 TOMA DE MUESTRAS.
La toma de una muestra representativa es esencial para un efectivo control de calidad. El
descuido o muestreo inapropiado puede provocar una equivocación o un malentendido y un
procedimiento injustificado. Los propósitos fundamentales de la toma de muestras son:
• Determinar la composición promedio de las características del lote entero (cuando las
muestras individuales se unen para formar una sola)
37
• Para estudiar las variaciones en el lote (cuando las muestras se analizan
individualmente).
a. Lote: Se define como una cantidad específica de material de características
presumiblemente uniformes, ya sea reempacado en recipientes de características y
capacidades similares o a granel.
b. Muestra: Unidad representativa del lote que se utiliza para determinar su composición.
• Muestra parcial: Cierta cantidad de producto tomado en un punto del lote en un
momento determinado durante el descargue.
• Muestra global: La suma de todas las muestras parciales.
• Muestra reducida: Cantidad obtenida a partir de una muestra global por cuarteo y
que es representativa del lote.
• Muestra para análisis: Cantidad obtenida a partir de la muestra reducida y sobre la
cual se harán los análisis.
2.5.3 ANÁLISIS DE LABORATORIO.
a. Análisis proximal: Permite obtener información cuantitativa de los principales
componentes nutricionales de un alimento, a saber:
• Humedad: Corresponde al contenido de agua de un producto y la diferencia de 100
indica el % de materia seca. Para granos se permite máximo 14% y para harinas
12% máximo (en estufa).
• Proteína bruta: Total de aminoácidos y componentes nitrogenados.
38
• Grasa bruta: Total de grasas, aceites y sustancias solubles en éter (determinación
por el método de Soxhlet).
• Fibra bruta: Se determinan los componentes estructurales (celulosas, hemicelusosas
y ligninas) y algunos carbohidratos complejos.
• Cenizas: Determinación de sustancias minerales por calcinación a 600 oC.
b. Aflatoxinas: Las micotoxinas son metabolitos tóxicos producidas por algunos hongos.
Las micotoxinas producidas por el Aspergillus flavus han sido las más estudiadas,
debido a su alto poder tóxico para casi todas las especies domésticas, como también por
sus propiedades carcinogénicas. Cualitativamente se observan bajo la luz ultravioleta de
onda larga (365 mn) como fluorescencia verde. Cuantitativamente por cromatografía.
c. Ureasas: Las proteínas provenientes de granos de leguminosas, en especial de torta de
soya requieren un tratamiento térmico preciso para que la fracción proteíca sea
asimilada aprovechada por los animales. El método conocido como índice de ureasa
permite determinar si el procedimiento térmico ha sido adecuado.
d. Calcio y fósforo: Los minerales contenidos en los alimentos están clasificados en dos
grupos: macroelementos y microelementos. Los macroelementos son aquellos
minerales que el animal requiere en mayores cantidades para su normal desarrollo y
producción. Entre ellos están el calcio y fósforo. El calcio se determina por
precipitación con oxalato de amonio. El fósforo por análisis espectrofotométrico.
39
e. Cloruros: Análisis para probar la eficiencia del mezclado y determinar el tiempo
óptimo en el cual se obtiene una mezcla satisfactoria.
f. Melaza: Determinación de la densidad expresada en grados Brix. El Brix mínimo para
el almacenamiento debe ser de 79.5 a 20 oC. Puede almacenarse en tanque a una
temperatura máxima de 35 oC. La melaza diluida a una temperatura por encima de 20
oC se fermenta rápidamente y no puede utilizarse en alimentación animal.
g. Indices de acidez y peróxidos: Para determinar el grado de buena conservación de la
materia prima y los estados incipientes de rancidez que todavía no han podido ser
detectados por el olfato.
En el cuadro 6 (ver pág. 47) se muestra la frecuencia de análisis por productos y
componentes.
2.5.4 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS.
Los análisis microbiológicos más corrientes en la industria de alimentos balanceados para
animales son:
a. Recuento total de microorganismos: Indica el grado de contaminación de los
alimentos. Recuentos elevados indican materias primas contaminadas, tratamientos
40
inadecuados de temperatura. El fabricante de los alimentos puede utilizar los recuentos
para evaluar la eficacia de la sanitización a lo largo de todo el proceso.
b. Recuento de coliformes y confirmación de E. coli: La E. coli es un germen cuyo
hábitat es el tracto digestivo del hombre y los animales. Por ello la presencia de este
microorganismo en un alimento indica la contaminación de origen fecal, falta general
de limpieza en el manejo y almacenamiento inadecuado.
c. Recuento de hongos y levaduras: las levaduras y los mohos crecen mas lentamente
que las bacterias en los alimentos. Además, existe un peligroso potencial de producción
de micotoxinas por parte de los mohos. De todas la micotoxinas el mayor énfasis se ha
puesto en las aflatoxinas la cual deriva del Aspergillus flavus Para eliminar o reducir
estos problemas se debe tener en cuenta los siguientes aspectos:
• Reducir las cargas de esporas, a través de buenas prácticas higiénicas.
• Reducir los tiempos de almacenamiento y vender los alimentos lo antes posible.
• Si es posible adicionar preservativos como fungicidas.
d. Aislamiento de salmonella: La salmonella pertenece a la familia enterobacteriae. La
fuente de entrada de la salmonella, es casi exclusivamente por vía oral. La infección se
transmite por las excretas principalmente en heces y orina a través de las aguas
superficiales, insectos, aves y roedores, pueden contaminarse tanto los alimentos como
los concentrados, estableciendo así el ciclo de infección. Algunas salmonellas son
especificas para el hombre, y otras para los animales, de allí su importancia en el
41
aislamiento y si es posible clasificación. Por ejemplo la Salmonella tiphy y paratiphy
producen fiebre tifoidea en el hombre; la Salmonella pollorum para pollos; la
Salmonella cholerae suis para cerdos. Los vehículos dominantes son la carne (pollo,
pescado, cerdo, etc.), huevos y productos industriales que contienen materia prima
básica.
Los métodos para aislamiento e identificación de la salmonella se dividen en cinco etapas:
• Enriquecimiento de caldo nutritivo de 2 a 4 horas
• Enriquecimiento selectivo en tetrationato y selenito por 24 horas.
• Siembra en placa de medios selectivos como agar Salmonella - Shigella (SS agar) y
hektoen durante 24 horas.
• Características bioquímicas de las colonias sospechosas.
• Confirmación, tipificación y clasificación con antisueros selectivos.
En el cuadro 5 se presentan los parámetros tentativos como guías para el control
microbiológico de los alimentos. En el cuadro 7 se muestra un programa de análisis
microbiológico.
Cuadro 5. Parámetros tentativos como guía para alimentos concentrados.
PRODUCTORto.
Coliformes E. Coli fecalRto. de
hongos y levaduras
Clostridum sulfito
reductores
Aislamiento de
salmonella
Aspergillus flavus
H. SANGREH. CARNEH. PESCADO 3 / 5 < 200 UFC / GR.H. HUESOSH. VISCERAS
MAIZSORGO 3 / 5 60.000 UFC / GR No mas de 60%OTROS SUBPRODUCTOS
PRODUCTO TERMINADOEN GENERAL
No mas de 70 %
No mas de 60 %
PARAMERTOS TENTATIVOS COMO GUIA PARA ALIMENTOS CONCENTRADOS
2 / 5
Normal < 10.000 Alta < 30.000 Muy alta > 70.000 UFC / GR
50.000 UFC / GR
No se aislo en 25 gr
No se aisló en 25 GR
Hasta 40.000 UFC / GR
Hasta 50.000 UFC / GR
Hasta 60.000 UFC / GR
NOTA: Salmonella será negativo en 25 gr.
Fuente: Seminario Taller Administración de fábricas de alimentos concentrados para animales. 1996 Nutrición Técnica S.A NUTEC
Cuadro 6. Frecuencia de análisis en materias primas.
PRODUCTO Hidrogeno Fósforo Cloruros Fluor Calcio Ureasa Brix Peroxidos
HNA. DE SANGRE 1/1 1/2 1/10HNA. DE PESCADO 1/1 1/1 1/10 1/2HNA. DE CARNE 1/1 1/1 1/5MAIZ 1/1 1/10SORGO 1/1 1/10AFRECHO DE MAIZ 1/2 1/5 1/3MOGOLLA DE SALV. DE TRIGO 1/5 1/3HNA. DE ARROZ 1/5 1/5 1/2TORTA DE SOYA 1/1 1/5 1/1TORTA DE ALGODÓN 1/3CARBONATO 1/5FOSFATO 1/5HNA DE HUESOS 1/5MELAZA 1/1SEBO-ACEITE 1/2
FRECUENCIA DE ANÁLISIS
Fuente: Seminario Taller Administración de fábricas de alimentos concentrados para animales. 1996 Nutrición Técnica S.A NUTEC Los datos se reportan como número de análisis / número de lotes que ingresan a la planta.
Cuadro 7. Programa de análisis de microbiológico.
PRODUCTORecuento de coliformes
Clostridium sulfito
reductores
Recuento de hongos
y levaduras
Recuento de aerobios
Aislamiento de
SalmonellaFrecuencia
HARINAS DE ORIGEN ANIMAL X X X X X Todo loteGRANOS Y SUBPRODUCTOS X X Todo lotePRODUCTO TERMINADO X X X X Toda producciónTORTAS X X Todo loteAMBIENTES X Mensual - bimensualMAQUINAS X Cada 3 - 6 meses
OPERARIOS
Examenes especiales. Frotis de garganta
Cada 3 - meses
PROGRAMA DE ANALISIS DE CONTROL MICROBIOLOGICO
Fuente: Seminario Taller Administración de fábricas de alimentos concentrados para animales. 1996 Nutrición Técnica S.A NUTEC
45
2.6 SELECCIÓN DE LA BOMBA.
2.6.1 REQUISITOS DE LAS BOMBAS PARA INDUSTRIAS DE PROCESOS
QUÍMICOS.
Las bombas para las industrias de procesos químicos difieren de las utilizadas en otras
industrias principalmente en los materiales en que están hechas.
Aunque el hierro fundido, el hierro dúctil, el acero al carbono y las aleaciones a partir de
aluminio o cobre pueden estar en contacto con algunas soluciones químicas, la mayor parte
de las bombas para productos químicos se hacen con aceros inoxidables, aleaciones a partir
de níquel o con metales más raros como el titanio o el circonio. También hay bombas
disponibles hechas con carbón, vidrio, porcelana, caucho, plomo y una serie de plásticos
que incluyen fenólicos epoxi y fluorocarbonados. Cada uno de esos materiales se ha
incorporado en las bombas por una sola razón: eliminar o reducir los efectos destructores
del producto químico en las piezas de la bomba. Dado que el tipo de líquido corrosivo
determina qué material será el adecuado, primero se debe hacer un cuidadoso estudio de las
características del producto químico que se va a manejar.
2.6.1.1 Constituyentes mayores y menores: Lo más importante al estudiar cualquier
producto químico es el conocimiento de sus constituyentes, mayores y menores. En muchos
casos los constituyentes menores son los más importantes, porque pueden alterar
radicalmente los regímenes de corrosión y se necesita un análisis detallado de ellos. La
46
concentración de cada constituyente va en relación directa con el producto. Siempre es
deseable indicar el porcentaje por peso de cada constituyente en una solución o sustancia.
Esto elimina las interpretaciones múltiples y permite una evaluación más exacta. También
se recomienda indicar el porcentaje por peso de cualquiera rastros, aunque solo sean partes
por millón.
2.6.1.2 Propiedades del producto químico: Con demasiada frecuencia no se tiene en
cuenta el pH del producto químico, que puede ser un factor importante y bien controlado en
el proceso de producción y también será muy útil para la selección de material de la bomba.
También es importante saber si un producto cambiará de ácido a alcalino durante el
proceso, pues se puede tener un pronunciado efecto en la selección de materiales. La
presencia de aire en un líquido puede ser muy importante, es factible que el aire convierta
en oxidante a un producto reductor. En estas condiciones se puede necesitar un material
totalmente distinto.
2.6.1.3 Otros factores en la operación de la bomba: La corrosión por erosión, la
velocidad y los sólidos en suspensión también son importantes en las bombas para las
industrias de procesos químicos. El diseño de la bomba es un factor fundamental cuando el
líquido contiene líquidos en suspensión o en solución. Suele ocurrir que no se menciona la
presencia de sólidos en un producto en la hoja de especificaciones. Esto sin duda es la
causa de graves fallas por corrosión y erosión en muchas bombas.
47
Cuando la bomba se utiliza para transferencia o recirculación, puede haber una posible
acumulación de productos de corrosión o contaminantes que reducirán su vida útil. Esa
acumulación puede tener un beneficio o un serio perjuicio y, por ello, la posibilidad de la
acumulación siempre se debe incluir en la evaluación de las características del producto que
se maneja. Según sea el líquido del proceso, el contacto continuo o intermitente puede
influir en la duración. El trabajo intermitente en algunos sistemas puede ser mas destructor
que el continuo, si la bomba retiene cierta cantidad de material corrosivo, durante el tiempo
de paro, se aumenta la corrosión en los puntos de contacto. También influye el que se lave
o vacíe la bomba cuando no está en servicio.
2.6.1.4 Productos corrosivos y materiales para las bombas: Los materiales para las
bombas se dividen en general en metálicos y no metálicos. Los metálicos se pueden
subdividir en aleaciones ferrosas y no ferrosas con amplia aplicación en los procesos
químicos. Los no metálicos se pueden dividir en caucho natural y sintéticos, plásticos,
cerámicas y vidrio, carbono y grafito, y madera. Por su puesto la madera tiene poca o
ninguna aplicación en una bomba. Los otros no metálicos tienen aplicaciones definidas en
el manejo de sustancias muy corrosivas. Los plásticos, en particular, tienen especial
resistencia a la corrosión y se emplean mucho para productos químicos.
Para una aplicación dada, se debe hacer una minuciosa evaluación, no solo de las
características del producto que se maneja, sino también de los materiales disponibles para
la bomba, a fin de hacer la selección de menor costo que sea posible.
48
2.6.2 TIPOS DE CORROSIÓN EN LAS BOMBAS.
La corrosión que se produce en las bombas para productos químicos, como para cualquier
tipo de proceso, se definen a continuación:
2.6.2.1 La corrosión general o uniforme: Es la más común y se caracteriza por la misma
intensidad del daño en toda la superficie mojada o expuesta. Esta corrosión puede ser muy
rápida o lenta, pero es la que menos preocupa, porque es predecible. Sin embargo, puede
ser difícil de predecir la corrosión general de una bomba por la variación de la velocidad de
los líquidos dentro de ella.
2.6.2.2 La corrosión por celdas de concentración o intersticios: Es local y se produce
con pequeñas cantidades de líquido estancado en lugares como roscas, superficies para
juntas, agujeros, intersticios, depósitos en las superficies y debajo de las cabezas de
tornillos y remaches. Cuando ocurre este tipo de corrosión es porque existe una diferencia
en la concentración de iones metálicos o de oxígeno en la zona estancada, por comparación
con la corriente principal del líquido. Esto hace que circule una corriente eléctrica entre las
dos zonas y produce un fuerte ataque localizado en la zona estancada.
2.6.2.3 La corrosión por picadura: Es la más engañosa y destructora y muy difícil de
predecir. Suele ser sumamente localizada y se nota por agujeros pequeños o grandes y la
pérdida de peso debida a las picaduras. Los cloruros en particular inducen picaduras que
pueden ocurrir en todos los tipos de equipo. Esta forma de corrosión puede estar
49
relacionada con la de celda de concentración, porque las picaduras pueden empezar en los
mismos lugares que ésta. Las picaduras pueden ser comunes en zonas que no sean
estancadas, mientras que la de celda de concentración está confinada a la zona de
estancamiento.
2.6.2.4 Las grietas de corrosión por esfuerzo: Son una falla localizada que ocurre por la
combinación de esfuerzos de tracción y un producto químico determinado. Las piezas de
fundición, debido a que tienen un espesor adicional, rara vez tienen este tipo de grietas. La
fatiga por corrosión, que se podría clasificar como grietas por corrosión por esfuerzo, es
importante en los ejes de las bombas para productos químicos.
2.6.2.5 La corrosión intergranular: Es selectiva y ocurre en los linderos de los granos y
cerca de ellos. Ocurre más en los aceros inoxidables pero también en otros sistemas de
aleación. En el acero inoxidable, ocurre, al someter el material a temperaturas entre 800o y
los 1600o F. Salvo que se modifiquen las aleaciones, esta forma de corrosión solo se puede
evitar con tratamiento térmico. Se detecta con facilidad porque los granos son más grandes
que en un material forjado de composición equivalente.
2.6.2.6 La corrosión galvánica: Ocurre cuando hay metales desiguales en contacto o
conectados eléctricamente en alguna otra forma dentro de un producto corrosivo. Se acelera
la corrosión del metal menos noble y se reduce la resistencia del otro material por
comparación con la que tendría si no estuviera en contacto. Cuanto más lejos estén los
50
materiales o aleaciones en la serie electromotriz, mayor es la posibilidad de corrosión
galvánica.
2.6.2.7 La corrosión por erosión: Se caracteriza por un ataque acelerado ocasionado por
la combinación de corrosión y desgaste mecánico. La puede ocasionar los sólidos en
suspensión, la alta velocidad o ambos. Es muy común en las bombas en donde la corrosión
impide la formación de una película pasiva en las aleaciones que la requieren para resistir la
corrosión. El material ideal para evitar la corrosión por erosión en las bombas tendría las
características de resistencia a la corrosión, resistencia física, ductilidad y una gran dureza.
La cavitación se considera una forma especial de corrosión por erosión y la ocasiona el
aplastamiento o implosión de las burbujas de gas contra la superficie del metal en las zonas
de alta presión. Los esfuerzos creados son suficientes para remover el metal de la superficie
y eliminar la pasividad.
2.6.2.8 La corrosión por deslave corrosivo: Ocasiona la remoción de un elemento de una
aleación maciza en un medio corrosivo. Se tipifica por descincado desaluninación y
grafitación. Este tipo de ataque nos es común en las bombas para producto químicos,
porque las aleaciones en las que ocurre no se suelen utilizar para servicio químico pesado.
51
2.7 TIPOS DE BOMBAS.
2.7.1 BOMBAS CENTRIFUGAS.
Tienen un uso muy extenso en las industrias porque son adecuadas casi para cualquier
servicio. Están disponibles con una enorme variedad de materiales resistentes a la
corrosión. Aunque no se construyen en tamaños muy grandes, son comunes las que tienen
capacidades entre 5000-6000 gpm. Las cargas pueden ser hasta de 500-600 pies con
motores eléctricos de velocidad estándar. Estas bombas se suelen montar horizontales,
verticales, suspendidas dentro de un tanque o colgadas de la tubería. Sus desventajas
incluyen menor rendimiento cuando se manejan líquidos con viscosidad de más 550 SSU y
la tendencia a perder el cebado cuando el líquido contiene cantidades pequeñas de aire o de
vapores.
2.7.2 BOMBAS ROTATORIAS.
Dentro de estas se tienen de engranajes, tornillo, álabes deformables, álabes (aspas)
deslizables, pistón axial y de excéntrica. Se utilizan en servicios que requieren una presión
de descarga de 500 a 1000 Psi y son aplicables para líquidos de alta viscosidad o de baja
presión de vapor. Su desplazamiento constante a una velocidad fija las hace ideales para
dosificar pequeñas cantidades de líquido. Ya que son de desplazamiento positivo se pueden
considerar autocebantes.
52
2.7.3 BOMBAS RECIPROCANTES.
Han sido sustituidas en su mayor parte, por las centrífugas o las rotatorias, excepto en
aplicaciones especiales. Se emplean mucho cuando sus características de velocidad y
carrera variables son parte importante del proceso. Esta característica junto con su
capacidad inherente para manejar líquidos volátiles y muy viscosos las hace adecuadas en
particular para sistemas de dosificación e inyección, en los cuales funcionan con baja
capacidad y cargas elevadas. Están disponibles para presiones de descarga hasta 50,000 Psi.
Sus desventajas incluyen que requieren una NPSH bastante alta, la susceptibilidad del
material de las válvulas de retención a los líquidos químicos y un rendimiento un tanto
deficiente cuando el líquido del proceso incluye sólidos, abrasivos o cuerpos extraños.
2.7.4 BOMBAS DE DIAFRAGMA.
También se consideran como de desplazamiento positivo, porque el diafragma actúa como
pistón de desplazamiento limitado. La acción de bombeo se obtiene cuando se imprime
movimiento alternativo en el diafragma con un eslabonamiento mecánico, aire comprimido
o aceite a pulsaciones desde una fuente externa. Esta construcción elimina cualquier
conexión entre el líquido que se bombea y la fuente de energía y se elimina la posibilidad
de fugas, que para el caso de líquidos tóxicos o muy costosos es importante. Las
desventajas son una selección reducida de materiales resistentes a la corrosión, carga y
capacidad limitada y la necesidad de utilizar válvulas de retención (Check).
53
2.7.5 BOMBAS REGENERATIVAS DE TURBINA.
Pueden trabajar con caudales de 100 gpm y cargas de 700 pies. Cuando se utilizan
productos químicos hay que aumentar las holguras externas para evitar contactos por
fricción lo cual diminuye la eficiencia. Suelen ser inadecuadas para cualquier mezcla de
sólidos y líquidos
2.8 EVALUACIÓN DE REQUISITOS HIDRAÚLICOS DE UN SISTEMA DE
BOMBEO.
Las bombas se pueden clasificar en dos tipos generales: dinámicas y de desplazamiento
positivo. Las bombas dinámicas, como lo son las centrífugas, son aquellas en que se aplica
energía a un líquido que se bombea con un impulsor o una hélice que gira en un eje. La
energía de velocidad aplicada al flujo por el impulsor se convierte en energía de presión
cuando el líquido sale del impulsor y avanza a lo largo de una carcaza de difusor
estacionaría.
En las bombas de desplazamiento positivo se aplica energía al líquido dentro de un
volumen fijo de desplazamiento tal como una carcaza o cilindro, con el movimiento
rotatorio de engranajes, tornillos o álabes o con pistones o émbolos de movimiento
alternativo.
54
2.8.1 ANÁLISIS HIDRAÚLICO.
2.8.1.1 Velocidad específica de las bombas: La velocidad especifica es un útil indicador
para tener una idea general del tipo de bomba que se debe seleccionar. Todas las bombas se
pueden clasificar con un número adimensional llamado velocidad específica Ns y que se
define como sigue:
4/3
*
H
QNN s =
En donde N es la velocidad, en r.p.m., Q es la capacidad o caudal y H es la carga. Cuando
la capacidad se expresa en gpm y la carga en pies, las bombas centrífugas tienen
velocidades específicas que van desde alrededor de 400 hasta más de 10000 según sea el
tipo de impulsor.
Las bombas dinámicas pequeñas como las regenerativas de tipo de turbina y las de tipo de
misión parcial están en la gama de velocidad específica de alrededor de 100 a 1, 200. Las
bombas rotatorias y reciprocantes tienen valores más bajos.
Balje37, presentó un método útil para trazar la velocidad específica contra el diámetro
específico en forma gráfica. El diámetro se define como:
Q
HDDs
4/1*=
37 Balje, O.E., 1962
55
En donde D es el diámetro del impulsor. Las unidades utilizadas son caudales o flujo Q,
pies3/s, es igual a (gpm /60* 7.48); H carga, Pies; D diámetro del impulsor Pies y N
Velocidad r.p.m.
2.8.1.2 Carga neta positiva de succión: todas las bombas requieren determinada carga
neta positiva de succión, NPSH, para permitir que el líquido fluya a la carcasa de la bomba.
Este valor lo determina el diseñador de bombas y se basa en la velocidad de rotación, la
superficie de admisión o del ojo del impulsor en una bomba centrífuga, el tipo y número de
álabes en el impulsor, etc. En la bomba reciprocante está en función de la velocidad y del
tipo de válvulas. En la mayor parte de las curvas de las bombas se indica la NPHS
requerida a una velocidad dada, pero puede variar de acuerdo al caudal.
En una bomba dada, de dimensiones fijas, se requiere más NPSH con altos volúmenes de
flujo. Sin embargo, cuando se reduce el flujo y se aproxima a cero, empieza a aumentar la
NPSH requerida para una bomba. El aumento de la NPSH en estas condiciones se explica
porque la bomba funciona en condiciones de "fuera de diseño", lo cual disminuye mucho la
eficiencia y se nota por un funcionamiento ruidoso o aumento excesivo de temperatura con
flujos bajos o mínimos. Cuando una bomba centrífuga no cuenta con suficiente NPSH
disponible en el sistema en que va a funcionar, se reducirá su capacidad a menos de la de
diseño, es decir, en el punto de capacidad requerida la bomba producirá menos carga que la
calculada. Este fenómeno se llama cavitación y lo ocasiona las pérdidas excesivas de NPSH
en la entrada al impulsor de la bomba. Con ello, se producen burbujas de vapores en el
56
líquido, que se aplastan con rapidez y liberan energía que ataca los álabes o el alojamiento
del impulsor.
En la industria de procesos se acostumbra obtener la NPSH, mediante la elevación del
recipiente para succión. Cuando no se puede hacer así, existen otros procedimientos. Uno
es utilizar una bomba vertical con los elementos de bombeo debajo del nivel del piso y
suelen ser del tipo enlatado; con ello se obtiene la elevación necesaria debajo del nivel del
piso. Este tipo de bomba se utiliza mucho, sólo en estos casos, aunque también se puede
emplear cuando existe una NPSH adecuada, encima del piso.
En sistemas grandes, en especial con caudales mayores de 3000 a 4000 gpm, puede ser
antieconómico o imposible elevar el recipiente de succión lo suficiente para proveer la
NPSH necesaria para la bomba. Entonces se puede emplear una bomba reforzadora, que a
menudo es de una sola etapa y de velocidad más baja, que toma el líquido desde el
recipiente de succión y lo envía a la bomba principal en donde entra a presión más alta.
2.9 LINEAMIENTOS PARA SELECCIÓN DE BOMBAS.
El ingeniero de procesos para la selección de una bomba debe tener en cuenta la infinita
variedad que hay. Por ello debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
1. Cálculo exacto de la carga de la bomba.
2. Conocimiento básico de los diversos tipos de bombas.
57
3. Tomar la decisión del tipo de bomba que desea (horizontal, vertical, en línea, sobre o
bajo el nivel del piso, etc.).
La información de los fabricantes es de suma utilidad para determinar el tipo que se debe
utilizar y se debe solicitar antes de redactar las especificaciones o enviar solicitudes de
cotización. Además no hay sustituto de la experiencia y el sentido común al seleccionar una
bomba.
2.10 MEDIDORES DE FLUJO.
En la medición de la velocidad en los flujos de aire y de agua se utilizan dispositivos
mecánicos de características similares. Los utilizados para el aire se llaman anemómetros, y
los utilizados para el agua, medidores de corriente. Estos dispositivos consisten
esencialmente en un elemento giratorio cuya velocidad de rotación varía de acuerdo con la
velocidad local del flujo, encontrándose la relación de estas variables, por calibración. Los
anemómetros y medidores de corriente se consideran dentro de dos clases principales, que
dependen del diseño del elemento giratorio, estos son los tipos de copa y de aletas
(propulsor). Los anemómetros y los medidores de corriente difieren ligeramente en cuanto
a forma resistencia y accesorios, debido a las diferentes condiciones bajo las cuales se
utiliza.
58
Algunos dispositivos no mecánicos, los cuales utilizan los conceptos de propagación de
onda también están disponibles. Por ejemplo Kolin38, a desarrollado un dispositivo medidor
de velocidad con buen éxito en los flujos de líquido. En este caso se utiliza el líquido de
circulación como un conductor que desarrolla un voltaje al pasar a través de un campo
magnético; después de la calibración, la medición de voltaje permite el cálculo de la
velocidad. El dispositivo se puede usar para obtener la velocidad promedio de un flujo en
un tubo, o, cuando se construye en tamaños muy pequeños, para obtener las velocidades
locales dentro de un líquido en circulación.
Otros dispositivos basados en el efecto de movimiento del fluido en la propagación de onda
son ampliamente usados. Estos son el medidor de flujo acústico39, y el anemómetro láser-
Doppler40, ambos comparten la distinta ventaja que no perturban el flujo del fluido y no
tienen lumbreras móviles.
En algunos flujos constantes, el caudal (G o Q) puede ser obtenido por simple medición de
flujo colectado en un tiempo medido. Tales colecciones pueden ser hechas por peso o por
volumen y son medidas primarias en la determinación del flujo de un fluido. De cualquier
modo, son usualmente práctico solo para flujos pequeños bajo condiciones de laboratorio.
Para mediciones prácticas de rutina existe una amplia gama de medidores de flujo y
técnicas en la medición de flujo. Entre los medidores de flujo existen tipos de
38 A. Kolin, 1962. 39 F.C. Lowel, Jr, y F. Hirschfeld, 1979 40 F. Durst, A. Melling y J.H. Whiteghlaw, 1976
59
desplazamiento positivo (medidores de émbolo reciprocante, de disco giratorio, de pistón
giratorio y medidores de aleta, etc.) y sistemas de medición diferencial (venturímetros,
orificios, boquillas y medidores de codo).
60
III. MATERIALES Y MÉTODOS.
3.1 LOCALIZACIÓN.
El presente trabajo ha sido desarrollado en las instalaciones de la planta de NUTRYR
LTDA, ubicada en el Km 23 carretera central del norte La Caro, Chía. La especialidad de
NUTRYR LTDA, es el desarrollo de suplementos alimenticios para ganadería de leche,
utilizando en su gran mayoría materias primas que provienen de productos colaterales de
procesos de otras agroindustrias.
3.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO.
3.2.1 DIAGNÓSTICO DE UBICACIÓN ACTUAL DE EQUIPOS DE
PRODUCCIÓN.
La primera etapa de este trabajo consistió en el diagnóstico de ubicación de equipos. Se
realizó una confrontación de equipos con los planos originales de la planta y con base en
esto se realizó el levantamiento de un plano para establecer la distribución más eficiente del
sistema de recepción, adecuación e inclusión de levadura.
61
3.2.2 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES Y ESTABLECIMIENTO DE
PARÁMETROS EN EL MÉTODO DE INCLUSIÓN DIRECTA DE LEVADURA.
Para conocer los parámetros y definir las variables que forman parte del proceso de
inclusión directa de levadura en la línea de producción, se desarrolló el siguiente plan de
trabajo:
1. Se hizo una revisión del trabajo de investigación desarrollado en NUTRYR LTDA
durante un semestre de práctica industrial por LUIS ALFREDO PAIPA GALEANO,
estudiante de Ingeniería de Producción Agroindustrial de la Universidad de La Sabana.
El objetivo de dicho trabajo fue la determinación de la viabilidad de uso de la levadura
de cerveza liquida como materia prima en la elaboración de alimentos balanceados para
animales. En la investigación también se determinaron las características físicas,
químicas y microbiológicas de esta materia prima proveniente de BAVARIA S.A, (en
la sección 4.2 se hace una breve referencia a esta investigación) empresa con la cual se
establecería la compra. Así mismo se establecieron las diferentes alternativas para ser
incluida en el proceso productivo. Dentro de estas alternativas se encuentra el método
de inclusión directa.
2. Se realizó una prueba para establecer el grado de homogeneidad de la mezcla después
de la inyección de levadura en la mezcladora, en dos de los productos, más
representativos, elaborados por NUTRYR LTDA (Lacto 7000 y Lacto 9000), en tres
lotes para cada uno. El particular interés de esta prueba fue determinar si las boquillas
montadas sobre la mezcladora y el proceso de mezclado en si, permiten una correcta
62
homogeneización de la levadura de cerveza líquida inyectada. Para esto se tomaron 8
muestras en la tolva de compensación (ubicada debajo de la mezcladora), a diferentes
profundidades (0, 10, 20 y 30 cm), tal como se muestra en la figura 241, después de que
ha terminado el ciclo de mezcla. A estas muestras se les cuantificó la humedad por
medio de un equipo infrarrojo a 95 oC, como parámetro principal de la sensibilidad de
inclusión de levadura. (Al mantener constante las cantidades de melaza, aceite y
metionina, la levadura líquida es el ingrediente que aporta el exceso de humedad al
producto terminado). Estos análisis fueron realizados en el laboratorio de operaciones
unitarias de la Universidad de La Sabana.
Figura 2. Distribución de la toma de muestras en la tolva de compensación para la prueba
de homogeneidad.
3.2.3 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCION, ADECUACION Y
ALIMENTACIÓN DE LEVADURA DE CERVEZA LÍQUIDA.
Comprende la 3ª etapa para el desarrollo del presente trabajo. Con base en los resultados
obtenidos en las dos etapas anteriores, se realizaron los estudios y cálculos necesarios para
41 Método suministrado por el Ing. Herrera de NOVUS, Agosto de 1999.
63
determinar el tipo de bomba, características de los instrumentos y equipos requeridos para
los sistemas de recepción, adecuación e inclusión de levadura, incluyendo la distribución
hidráulica y eléctrica.
3.2.4 ESTABLECIMIENTO DE LOS PARÁMETROS DE CONTROL
MICROBIOLÓGICO.
Corresponde a la 4ª etapa para el desarrollo del proyecto, donde se realizó una evaluación
microbiológica del sistema para establecer los parámetros que se deben tener en cuenta
durante el proceso de recepción, adecuación e inclusión de levadura, para garantizar un
producto terminado que cumpla con los estándares microbiológicos fijados por la compañía
(ver sección 2.4 programa de control de calidad en alimentos balanceados). Para la
evaluación se realizaron análisis de los resultados microbiológicos enviados por el
LABORATORIO MEDICO VETERINARIO L.M.V de las muestras de levadura
líquida en el punto de recepción (descarga), tanque de almacenamiento y boquillas
(inyectores) de la mezcladora de acuerdo al siguiente procedimiento:
1. Descarga de levadura: Durante la descarga de la levadura líquida del carro tanque al
tanque de almacenamiento se tomaron a diferentes tiempos (distribuidos durante toda la
descarga) 5 a 6 muestras parciales, que al final se unieron para formar una muestra
global, de donde se tomó una muestra sobre la cual se realizaron los análisis de recuento
de mesófilos totales, recuento de bacterias coliformes, recuento de hongos y levaduras,
confirmación de E. coli y recuento de Clostridium sulfito reductores.
64
2. Tanque de almacenamiento: Pasados 8 días después de la recepción de levadura, una
vez que ha terminado el proceso de sedimentación y se ha retirado el sobrenadante;
después de agitar el sedimento dentro del tanque (la bomba de carga y descarga permite
el reflujo interno para la agitación del líquido) se tomó una muestra sobre la cual se
realizaron los análisis de recuento de mesófilos totales, recuento de bacterias
coliformes, recuento de hongos y levaduras, confirmación de E. coli y recuento de
Clostridium sulfito reductores.
3. Inyectores de la mezcladora: Se tomó una muestra durante la inyección de levadura
sedimentada (la inyección se realizó manualmente desde una tolva para líquidos
montada sobre la mezcladora y conectada a una flauta de cuatro inyectores, para poder
establecer las condiciones microbiológicas de la levadura que hace contacto con el
producto.
Las muestras del punto de recepción se realizaron para 2 lotes diferentes de 30 toneladas
cada uno. Las muestras del tanque de almacenamiento e inyectores se tomaron una vez por
semana durante 15 semanas. Todas las muestras debidamente identificadas fueron enviadas
al Laboratorio Medico Veterinario L.M.V LTDA (autopista Norte No. 86-53), donde se
realizan todos los análisis microbiológicos para NUTRYR LTDA. El laboratorio
mencionado, reportó el siguiente método de análisis para las muestras enviadas:
65
• Preparación de muestras: Se toma 10 cm3 de levadura de cerveza líquida y se añaden a
90 cm3 de solución salina pectonada, posteriormente se realiza un banco de diluciones
sobre tubos con 9 cm3 de solución salina pectonada, hasta obtener, la dilución 10-5 .
• Recuento de aerobios totales: Se realiza una siembra de superficie sobre agar Plate
Count (PCA) a partir de las diluciones 10-3, 10-4 y 10-5, se incuba durante 24-48 horas a
37oC. Se reporta el número de unidades formadoras de colonias por gramo (UFC/gr.).
• Recuento de hongos y levaduras: Se realiza siembra de superficie sobre agar OGY
(Oxitetraciclina glucosa extracto de levadura) a partir de diluciones 10-3, 10-4 y 10-5, se
incuba durante 48 horas a 20 oC, se reporta el número de unidades formadoras de
colonias por gramo (UFC/gr.).
• Recuento de coliformes: se realiza siembra de superficie sobre agar Cristal Rojo Violeta
Neutro a partir de diluciones 10-1 y 10-2, se incuba durante 24 a 48 horas a 37 oC se
reporta el número de unidades formadoras de colonias por gramo (UFC/gr.).
• Confirmación de E. coli: Se realiza siembra de superficie sobre agar EMB (Eosina Azul
de metileno lactosa sacarosa) a partir de 5 colonias aleatorias, obtenidas del recuento de
coliformes, se incuba durante 24 a 48 horas a 35-37 oC. La formación de colonias
negras o con centros negros o la formación de colonias mucosas rosado naranja
confirma la presencia de E.coli.
66
• Recuento de Clostridium sulfito reductores: Se realiza siembra de superficie sobre agar
SPS (agar Sulfito Polimixina y Sulfadiacinina), se incuba durante 48 horas a 37 oC. Las
colonias de Clostridium en este medio son negras. Se reporta el número de unidades
formadoras de colonias por gramo (UFC/gr.).
3.2.5 COTIZACIÓN DE ACCESORIOS Y EQUIPOS.
La etapa final del presente trabajo corresponde a la presentación de una cotización global
de los materiales, equipos y accesorios requeridos parra llevar a cabo el montaje del
sistema. Esta cotización se centra en el diseño hidráulico, para la recepción, el
almacenamiento en los tanques de trabajo y el transporte hasta la mezcladora. La
instalación eléctrica y por ende la cotización de materiales se realizó en asociación con el
Ing Jorge Herrera de Novus, empresa con la cual NUTRYR LTDA viene trabajando desde
hace varios años en el manejo de líquidos de alto costo que se aplican dentro del proceso
productivo en cantidades muy pequeñas y con gran exactitud.
67
IV. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
4.1 DIAGNÓSTICO DE UBICACIÓN ACTUAL DE EQUIPOS.
4.1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PLANTA DE ALIMENTOS
BALANCEADOS DE NUTRYR LTDA.
La operación de la planta comienza con la recepción de materias primas a granel y/o
ensacadas (ver sección 2.3). Las materias primas a granel se descargan en la tolva de
recepción para camiones (las características de cada equipo se presentan más adelante en
detalle), equipada con un tornillo sinfín, que transporta la materia prima al elevador de
recepción-traspaso, y este al distribuidor de cabeza encima de las tolvas de molienda, y
dosificación de la fábrica.
Para aquellos ingredientes que se reciben ensacados (básicamente harinas) se cuenta con
una tolva de descarga dentro de la bodega, para ser llevadas a las respectivas tolvas de
dosificación o molienda.
Para la operación de molienda se tienen dos tolvas para granos u otros materiales de libre
circulación, (maíz, sorgo) así como también un alimentador inclinado de tornillo sinfín para
la alimentación de tortas oleaginosas (soya) que no sean de libre circulación. Después de
molidos, los ingredientes pasan al transportador de traspaso y de ahí al elevador de
68
cangilones para luego distribuirse a cualquiera de las cuatro tolvas para productos molidos
mediante el distribuidor de cabeza.
Las 11 tolvas para ingredientes en la sección de dosificación vienen equipadas con
alimentadores-dosificadores y mediante la consola, el operario adiciona cada ingrediente en
la tolva báscula de acuerdo con los requerimientos de la fórmula, también controla la
operación de mezclado y su distribución a las respectivas secciones de peletizado y
ensaque.
El sistema de dosificación incluye los controles necesarios para medir el ciclo de carga,
mezclado y descarga de la mezcladora horizontal así como también la incorporación de
grasas, melazas y otros líquidos.
Después del mezclado, el alimento pasa a la tolva de compensación, donde se recibe todo el
bache, permitiendo iniciar un nuevo ciclo de mezclado mientras se desaloja el alimento a
un transportador auto-limpiable de cadena de arrastre, el cual descarga en el elevador de
alimentos mezclados; luego pasan a través del limpiador-aderezador cuyo equipo elimina
toda clase de fierros, etiquetas, etc., de esta manera protegiendo de posibles daños a la
peletizadora.
De la peletizadora, se pasa al enfriador horizontal, si el producto lo requiere pasa por un
quebrantador y luego, los pelets o desmoronados pasan al elevador de cangilones el cual
69
descarga en la zaranda, a su salida, son llevados a las tolvas de ensaque, donde se obtiene la
presentación de bultos en polipropileno de 40 Kg.
La planta de NUTRYR LTDA presenta las siguientes capacidades en los equipos de
producción involucrados en las principales etapas en la elaboración de alimentos
balanceados:
• Recepción: Aproximadamente 20 toneladas métricas por hora con base en maíz
desgranado o aproximadamente 40 toneladas métricas por hora con base en harinas con
una densidad promedio de 40 Lbs por pie cúbico, incluyendo limpia granos.
• Almacenamiento: Como equipo se ha incluido 11 silos de almacenamiento con una
capacidad aproximada de 950 toneladas métricas cada una con base en maíz
desgranado, incluyendo sistemas de aireación y control de temperatura.
• Molienda: Aproximadamente 10 a 12 toneladas métricas por hora con base en maíz
desgranado, utilizando cribas de 1/8 de pulgada de diámetro. 2 tolvas de premolienda
con una capacidad total de aproximadamente de 20.5 toneladas métricas en la misma
base.
• Dosificación: 2 tolvas con capacidad de aproximadamente de 18 toneladas métricas
cada una; 7 tolvas con capacidad de aproximadamente 11,6 toneladas métricas cada una
y 2 tolvas de 5,8 toneladas métricas cada una en base de ingredientes con una densidad
70
promedia de 40 Lbs por pie cúbico, cada una equipada con sus respectivos
alimentadores-dosificadores.
• Mezclado: Se ha provisto de una mezcladora horizontal con una capacidad de 2
toneladas por carga con su respectiva tolva de compensación para una capacidad de dos
toneladas métricas y un ciclo de carga, mezclado y descarga de 6,5 minutos con un
índice de eficiencia del 85%.
• Peletizado: Se ha provisto de un sistema de peletizado con una capacidad de
aproximadamente 8-10 toneladas métricas por hora con base en fórmulas avícolas. 2
tolvas de alimentación para la peletizadora con una capacidad de 11,6 toneladas cada
una.
• Sección de ensaque: Se tiene una báscula ensacadora automática con su respectiva
banda transportadora para alimentos en polvo, pelets, y quebrantados. 2 tolvas con una
capacidad de aproximadamente de 11,6 toneladas cada una.
En la figura 3 se presenta el diagrama de flujo para el proceso de elaboración de alimentos
balanceados para animales en la planta de NUTRYR LTDA.
4.1.2 DISTRIBUCIÓN Y DESCRIPCIÓN ACTUAL DE EQUIPOS.
71
La planta de alimentos balanceados de NUTRYR LTDA, es una planta altamente
funcional, moderna y eficiente utilizando un mínimo de mano de obra (por su distribución
vertical y compacta) y al mismo tiempo permitiendo un alto control de calidad (todo el
proceso transcurre en una sola línea de producción).
La planta, con sus respectivas secciones de recepción y almacenamiento de granos está
ubicada en una bodega de 1600 m2. La estructura de la planta la compone, una torre de 36
m de altura (incluido sótano) ubicada al norte de la bodega, ocupando un área de 121 m2 sin
incluir el cuarto de bombas, caldera y recepción a granel que se encuentran fuera de la
bodega.
Figura 3. Diagrama de flujo para la elaboración de concentrados en la planta de NUTRYR LTDA
Fuente: AGRY-SISTEM INTERNATIONAL - 1979 - Diseño planta JIMERCO LTDA (actual planta de NUTRYR)
73
La torre se divide como se describe a continuación, según los planos suministrados por
Agri-Systems International, Inc, fabricante de la planta. Estos planos no se presentan en
este trabajo por políticas de la compañía:
1. Semisótano o nivel para elevadores; a 2,74 m por debajo del nivel de tierra.
2. Nivel de tierra; para patio de maniobras.
3. Piso de trabajo; a 1,37 m por encima del nivel de tierra.
4. Piso del entresuelo; a 4,42 m del piso de trabajo.
5. Nivel superior de acero estructural; a 6,86 m sobre el piso del entresuelo.
6. Techo de tolvas; a 7,58 m sobre el nivel superior de acero estructural.
7. Plataforma de soporte para maquinaria; a 4,27 m sobre el techo de tolvas.
8. Plataforma para motores de elevadores; a 7,45 m sobre la plataforma de soporte para
maquinaria.
Los equipos para las operaciones involucradas en el proceso de producción de interés para
este trabajo, se encuentran ubicadas en el piso de trabajo y piso de mezzanine, por lo cual
se hará una descripción más detallada de estas secciones.
4.1.2.1 Distribución de equipos en el piso de trabajo: conforme a los planos y ubicación
actual, en el piso de trabajo se encuentran los siguientes equipos:
74
1. Enfriador horizontal de pelets: modelo 5HRA-14 de doble paso, accionado por motor
de velocidad variable Reeves de 1HP. Proporciona una superficie de enfriamiento de
105 pies cuadrados.
2. Molino de martillos: Modelo Champion P24-220-D, serie II, alimentador superior y
motor de 100HP, 1800 r.p.m.
3. Alimentador inclinado de tornillo sinfín para molino de martillos: de 9 pulgadas
(0.2286 m) de diámetro por 20 pies (6.096 m) de largo, para tortas oleaginosas e
ingredientes misceláneos. Con tolva de alimentación, embudo de descarga, reductor
Dodge, modelo C11, y motor de 3HP, 1800 r.p.m.
4. Mezcladora Horizontal: con capacidad de 2 toneladas por carga con su respectiva tolva
de compensación para una capacidad de 2 toneladas métricas por hora y ciclo de carga,
mezclado y descarga de 6,5 minutos y un índice de eficiencia de 85% (ver figura 4).
5. Sección de ensaque: se cuenta con una báscula ensacadora automática con su respectiva
banda cosedora para alimentos mezclados, en polvo, pellets y desmoronados. 2 tolvas
de ensaque con una capacidad de 11.65 toneladas cada una.
6. Tolva de compensación: con capacidad de 7320 pies cúbicos, con compuerta de 18
pulgadas x 18 pulgadas (ver figura 4.)
7. Tanques de calentamiento de grasas y melazas: con capacidad de 500 galones, cada
uno, incluyendo controles de temperatura termostático ajustable, termómetros para
líquidos, controles de nivel, serpentín para agua caliente y válvulas de desagüe.
8. Sistemas de inyección de grasa y melaza para la mezcladora horizontal, incluyendo
bombas con reductor de engranajes, acoples para motor de 3 HP, colador, contadores de
grasa y melaza, control remoto de líquidos para la consola de dosificación, manómetros
75
de presión y barras de inyección de grasa y melaza para el interior de la mezcladora,
con boquillas de inyección y motores de 3 HP, 1800 r.p.m.
Figura 4. Fotografía de la mezcladora (arriba) y tolva de compensación de la planta de
NUTRYR LTDA.
4.1.2.2 Distribución de equipos en el entresuelo: en esta sección se encuentran los
siguientes equipos:
1. Báscula de dosificación: Howe-Richardson, tipo tanque, con sistema de palancas para
tolva de dosificación y carátula Magna-Weigh, modelo 27000, calibrada 2400 Kg por 2
Kg
76
2. Compuerta neumática: Hayes & Stolz de 24 X 24 pulgadas para la descarga de la tolva
de dosificación.
3. Tolva de descarga para micros: de 61 X 61 centímetros
4. Compuerta neumática: Hayes & Stolz de 18 X 18 pulgadas para la tolva de descarga
para micro-ingredientes.
5. Peletizadora: California, modelo Century, para dado tipo 929-16, motor de 125 HP,
1800 r.p.m.(ver figura 5)
6. Acondicionador – mezclador: de acero inoxidable de 18 pulgadas de diámetro por 68
pulgadas de largo, modelo KM, con paletas ajustables, tres entradas para melaza de 1
pulgada, transmisión para motor de 20 HP, 1800 r.p.m. (ver figura 5)
7. Tablero de mando central: WEM, aprueba de polvo, para la recepción, almacenamiento
y distribución de granos e ingredientes, dosificación, incorporación de grasa y melaza,
mezclado y distribución de alimentos mezclados incluyendo sistemas semiautomáticos
de dosificación. Indicaciones para las secciones de molienda, peletizado y ensaque (ver
figura 6)
77
Figura 5. Fotografía de la peletizadora y acondicionador de la planta de NUTRYR LTDA
78
Figura 6. Fotografía tablero de mando de la planta de NUTRYR LTDA.
4.1.2.3 Sección de tanques de almacenamiento de líquidos: En la parte externa de la
bodega, al norte de la misma, se encuentran 3 tanques para el almacenamiento de melaza y
aceite (figura 7). Los 3 tanques comparten una tubería de hierro de 2 pulgadas de diámetro
para succión y descarga (por medio de válvulas se controla independientemente la carga y
descarga para cada tanque) que se conecta con a una bomba de engranajes, con motor de 3
HP.
79
Figura 7. Fotografía tanques de almacenamiento de líquidos (el tanque del medio se tiene proyectado para el almacenamiento de levadura)
4.2 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES Y ESTABLECIMIENTO DE
PARÁMETROS PARA EL MÉTODO DE INCLUSIÓN DIRECTA.
A continuación se hace una breve mención de los aspectos más importantes del trabajo de
investigación, denominado Proyecto Salvadura, realizado por LUIS ALFREDO PAIPA
GALEANO en NUTRYR LTDA, que son de interés para el presente proyecto.
80
La levadura de cerveza líquida autolisada, es una materia prima que se caracteriza por los
altos niveles de proteína, y en general por un buen aporte nutricional, (ver cuadro 8)
Cuadro 8. Análisis bromatológico levadura de cerveza líquida de Bavaria.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Componentes Base húmeda Materia seca % HUMEDAD % MATERIA SECA % PROTEÍNA CRUDA % FIBRA DETERGENTE NEUTRA % NSC % TDN ENERGIA NETA DE LACTANCIA (MCAL / LB) ENERGIA NETA DE MANTENIMIENTO (MCAL/LB) ENERGIA NETA DE GANANCIA (MCAL / LB) % CALCIO % FOSFORO % MAGNESIO % POTASIO % SODIO PPM HIERRO PPM ZINC PPM COBRE PPM MANGANESIO PPM MOLIBDENO % AZUFRE
9.6 90.4 43.0 2.1
77 0.8 0.86 0.59 0.25 1.26 0.17 1.73 0.017 190 41 30 14 2.7 0.29
####### #######
47.6 2.3
85
0.89 0.95 0.65 0.28 1.39 0.19 1.92 0.019 210 46 33 15 30
0.32
Fuente: DHI Forage Testing Laboratory, New York, USA.
En estado de reposo los sólidos de la levadura de cerveza sedimentan, formando agregados
que poseen débiles enlaces entre las partículas y retienen una considerable cantidad de agua
en sus estructuras. El proceso observado se describe de la siguiente manera (figura 8).
A partir de una solución original, los sólidos comienzan a descansar suavemente unos sobre
otros formando una primera capa (A). Encima de esta se forma otra segunda capa, (B), que
es un estado de transición, cuyo contenido de sólidos varia desde el de la solución original
hasta el de la capa (A). Encima de la zona de transición se encuentra una tercera capa, (C),
que consiste en una suspensión homogénea de la misma concentración de la suspensión
81
original. Una cuarta capa, (D), que si las partículas han sido totalmente separadas, es un
líquido claro. En suspensiones bien sedimentadas los limites entre las capas (C) y (D) es
nítida. Si quedan partículas sin aglomerar la capa (D) es turbia y el límite entre esta y la
capa (C) es confusa. A medida que avanza la sedimentación los espesores de las capas (A)
y (D) aumentan, la capa (B) permanece constante, mientras que la capa (C) disminuye.
Posteriormente desaparecen las capas (B) y (C) y todos los sólidos están en la capa (A),
comenzando entonces un nuevo efecto llamado compresión. En la compresión una parte del
líquido que acompaña a los sólidos en la capa (A) es expulsado, cuando el peso de los
sólidos depositados rompe la estructura de los floculos. Así mismo una parte del líquido se
proyecta fuera de la capa (A) y el espesor de esta zona disminuye. Finalmente cuando el
peso de los sólidos alcanza el equilibrio mecánico con la resistencia a la compresión, se
detiene el proceso de sedimentación.
A través de ensayos experimentales se determinó el grado de sedimentación de la levadura
de cerveza líquida apropiado para el manejo en el proceso de producción de alimentos
balanceados. Se concluyó que es posible retirar entre un 30 a 40% del agua total de la
solución en un tiempo de 8 días, consiguiendo una concentración de sólidos desde el 20%
hasta un 30 a 36% (densidad de 1080 kg/m3). Densidades por encima de 1090 kg/m3 y un
tiempo de sedimentación mayor a 8 días, se obtienen una pasta que presenta dificultad en el
mezclado por su facilidad de aglomeración (formación de pelotas) además de presentarse
dificultad para el transporte en el interior de tuberías (poca fluidez).
82
1 2 3 4 5
1. Solución original; 2. Inicio de la sedimentación; 3 y 4 Avance de la sedimentación; 5. Compactación - fin de la sedimentación
Figura 8. Descripción del proceso de sedimentación de la levadura
Las relaciones entre el tiempo de sedimentación, cantidad de sólidos en suspensión y la
densidad de la solución, varían dependiendo del estado de sedimentación, que por el tiempo
de almacenamiento, alcanza la levadura en la cervecería antes de su venta. El tiempo de
almacenamiento de la levadura en la cervecería del Litoral de Bavaria varia entre uno y
quince días, esto se debe a que más del 90% es transportada a otra de las cervecerías donde
se lleva a cabo el proceso de secado, luego todo depende del día en que esta última envía el
carrotanque.
En general se estableció que por cada 100 Kg de levadura autolisada se obtiene
aproximadamente 60 Kg de sedimento y a partir de este se obtiene 18 Kg de levadura
seca. Estas relaciones han sido la base para los cálculos sobre requerimientos de levadura
en el proceso de inclusión.
83
La levadura de cerveza líquida autolisada presenta las siguientes características en el punto
de recepción en planta, las cuales se resumen en el cuadro 9.
Cuadro 9. Características fisicoquímicas de la levadura de cerveza líquida
ASPECTO LiquidoCOLOR Amarillo PálidoOLOR PenetranteDENSIDAD 1040 - 1060 Kg/m3MATERIA SECA 20%pH 4% ALCOHOL 4%
CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS
Fuente: Laboratorio de Investigación y Desarrollo NUTRYR LTDA
El pH de la levadura es 4, debido a la adición de ácido fosfórico, que tiene por objetivo
evitar el crecimiento con otros microorganismos con poca tolerancia a medios ácidos42.
En los estudios obtenidos sobre el uso de levadura de cerveza líquida, en la producción de
suplementos alimenticios para ganadería de leche en la planta de NUTRYR LTDA, se hizo
la propuesta de los siguientes procesos:
1. Adicionar la levadura de cerveza directamente al proceso de mezclado, en la línea de
producción de acuerdo a las cantidades fijadas por formulación.
42 ENTREVISTA con el Ing. Felipe Incer Bavaria S.A, jefe del departamento de subproductos, Santafé de Bogotá, marzo de 1999.
84
2. Realizar mezclas con diferentes materias primas en relaciones 50/50 (P/P) y
posteriormente a través de un proceso de secado retirar humedad hasta los niveles
requeridos.
Independientemente del proceso que se lleve a cabo, es conveniente utilizar levadura
sedimentada (menos agua en el proceso de producción). Además la levadura debe ser
examinada para luego pasar a un proceso de acondicionamiento que se requiere antes de su
utilización. El examen incluye:
1. Caracterización física
a. Densidad.
b. Color y olor.
c. Materia seca.
2. Caracterización química
a. Análisis bromatológico.
b. pH.
3. Caracterización microbiológica
a. Recuento de mesófilos aerobios totales.
b. Recuento de coliformes totales.
c. Aislamiento de E. coli.
d. Recuento de hongos y levaduras.
85
El proceso de acondicionamiento incluye:
1. Descarga de la levadura al tanque de almacenamiento.
2. Sedimentación, durante este tiempo se debe realizar un seguimiento para evaluar
calidad y rendimiento de la levadura.
3. Evacuación del sobrenadante.
4. Descarga del sedimento al tanque de trabajo.
5. Lavado y desinfección del tanque de trabajo.
Se debe establecer las condiciones de la levadura en el momento de llegada a la planta, para
evaluar su calidad y predecir el tiempo de sedimentación antes de su uso. Para esto se debe
tener en cuenta:
1. Densidad: la densidad de la levadura de cerveza líquida recién llegada es de 1030 a
1060 Kg/m3. Durante el proceso de sedimentación esta aumenta entre 1050 y 1080
Kg/m3. Este parámetro se determina a través de un densímetro con escala de 1000 a
1200 Kg/m3.
2. Color: la levadura de Bavaria tiene un color amarillo pálido.
3. Olor: se debe percibir un aroma muy suave de ácido acético. Aromas fuertes indican
que la levadura lleva entre ocho y quince días de almacenamiento en la cervecería. Para
86
este último caso hay que tener cuidado con la manipulación de la levadura, en lo
referente al contacto con el ambiente (se contamina fácilmente).
4. Materia seca: la cantidad de materia seca se puede establecer a través de un detector de
humedad infrarrojo a 105oC, con arena, o a 85 oC sin arena. La lectura debe mostrar un
20% de sólidos para densidades de 1030 Kg/m3, y 25% de sólidos para densidades
cercanas a 1060 Kg/m3. Después del proceso de sedimentación se debe tener lecturas de
29% a 36% de sólidos, esto para densidades en el orden de 1060 a 1080 Kg/m3.
5. pH: la levadura de cerveza de Bavaria debe tener un pH de aproximadamente 4.0, sin
notar variaciones durante el tiempo de sedimentación. La levadura de la cervecería
Leona inicialmente tiene un pH aproximado de 6.0, con tendencia a disminuir después
del tiempo de sedimentación a valores de 4.0.
6. Predicción de la cantidad de sobrenadante: para establecer de manera experimental
la cantidad de sobrenadante que puede ser retirada con el transcurso del tiempo, se
utilizará como referencia el estado de sedimentación, medido a través de una escala; el
procedimiento se explica a continuación:
a. Llenar hasta rebosar con levadura recién llegada, un recipiente de vidrio con tapa de
rosca, y capacidad de 250 ml a 300 ml
b. Tapar bien, invertir el recipiente y colocar por el lado una escala métrica igual a la
altura del recipiente.
87
c. Dejar en un lugar donde permanezca en reposo para dar inicio a la sedimentación.
d. Tomar lecturas en el primero, tercero y quinto día, de la altura de las interfaces entre
el sobrenadante y el sedimento.
e. Expresar esta altura como porcentaje de sedimento o porcentaje de sobrenadante
que se puede obtener al final del proceso.
El método de inclusión directa de levadura consiste en adicionar la levadura de cerveza
sedimentada directamente en la mezcladora de la línea de producción. Es importante
establecer las cantidades adecuadas debido a que los máximos niveles de inclusión están
determinados por la capacidad de las otras máquinas de la línea de producción. Hay un
límite en la cantidad de humedad que puede ser usada en la comida dentro de la
peletizadora. Si las partículas se resbalan unas de las otras, debido a la sobre lubricación
por humedad, la comida se escurrirá fuera del efecto de los rodillos, perdiendo la tracción
entre el área de trabajo del dado y los rodillos. Esto provocará que los rodillos se deslicen
fuera de su curso; generando calor excesivo, mientras el alimento continuará llenando el
dado y el área de los rodillos, hasta que la comida se atore en el acondicionador. Los rangos
de operación, dependiendo del tipo de formula, oscilan entre el 14 al 17% y en particular en
alimentos para rumiantes, con niveles de humedad del 14 al 16%.
De acuerdo con lo anterior, a través del software de formulación se pueden establecer las
cantidades de levadura necesaria, tomando como parámetros el costo, porcentaje de
proteína y porcentaje de sólidos, por kilogramo de materia prima. Según los ensayos
realizados, con levadura sedimentada, no se supera el 1% en materia seca de inclusión. En
88
la actualidad la planta de NUTRYR LTDA, tiene una producción cercana a 600 toneladas
por mes, de las cuales el 90% del producto terminado se considera como suplemento
alimenticio para ganadería de leche. Se tiene proyectado incrementar la producción al doble
de la actual, que corresponde a la capacidad en un turno de trabajo. Esto significa que se
requiere por mes:
• Kg levadura seca: 5400 Kg
• Kg levadura sedimentada: 18000 Kg
• Kg levadura autolisada: 30000 Kg
A continuación se explica cada una de las etapas del método de inclusión directa:
• Recepción: la levadura al llegar a la planta debe ser examinada para luego pasar al
estado de reposo (sedimentación). El primer examen consiste en la determinación de la
densidad, para establecer el grado de sedimentación que trae la levadura y de esta
manera predecir su comportamiento. En el cuadro 10 se muestra el comportamiento de
la levadura según la densidad. Para establecer el tiempo aproximado de sedimentación
se coloca una muestra en un frasco que posee una escala, que mide la altura de la
fracción de sedimento, de acuerdo al tiempo transcurrido. Su diferencia con la fracción
de sobrenadante, permite establecer la cantidad de agua que podrá ser retirada una vez
termine el proceso de sedimentación y conocer el tiempo aproximado requerido para el
mismo.
89
• Acondicionamiento: Esta etapa permite que en estado de reposo, la levadura
sedimente, obteniéndose dos fracciones; un sobrenadante y unos sólidos en el fondo. El
tiempo transcurrido y la cantidad de sobrenadante dependen de las condiciones iniciales
(ver cuadro 10). Como parte del acondicionamiento se debe retirar el sobrenadante y
dejar el sedimento, el cual queda listo para ser llevado a la mezcladora. De acuerdo al
trabajo de investigación realizado en la práctica industrial se estableció como parámetro
de trabajo llegar a una densidad de aproximadamente 1080 Kg / m3, donde se tiene una
levadura con 30 a 36% de sólidos y una fácil fluidez.
• Inclusión: Esta etapa consiste en llevar la levadura acondicionada a la mezcladora de la
línea de producción, en una cantidad fijada por el programa de formulación. La
inclusión de levadura debe garantizar la homogeneidad en toda la mezcla y humedades
permisibles para el proceso de peletizado (14% máximo).
90
Cuadro 10. Comportamiento de la levadura de cerveza líquida según la densidad.
Densidad Kg/m3
Tiempo estimado para alcanzar 36 -
40% de sólidos
CARACTERÍSTICAS DE LA LEVADURA COMPORTAMIENTO
1040 - 1050 8 días
La levadura es fresca, lleva máximo un día de almacenamiento en la planta cervecera o La levadura no es fresca y Nutryr es un consumidor intermedio con respecto a los demás clientes, por lo cual se retira la fracción de transición entre sólidos y sobrenadante
se alcanza a retirar entre 35 a 45% del agua total después de los 8 días o pasados los 8 días sigue aumentando el volumen de sobrenadante
1060 - 1070 5 días
La levadura lleva más de 3 días en los tanques la planta cervecera. Nutryr es de los primeros consumidores con respecto a los demás clientes
Se alcanza a retirar entre 15 a 25% del agua total después de los 8 días
1080 o más
La levadura no es fresca, tiene mas de 8 días de almacenamiento en la planta cervecera, se recoge la fracción de sólidos. Nutryr es de los primeros consumidores
La levadura esta prácticamente lista para ser usada
Fuente: Laboratorio de Investigación y Desarrollo de NUTRYR LTDA
4.2.1 PRUEBAS DE HOMOGENEIDAD EN LA MEZCLADORA.
Los resultados de la prueba de homogeneidad en dos de los productos elaborados por
NUTRYR LTDA (Lacto 7000 y Lacto 9000), se presentan en el cuadro 11.
Cuadro 11. Prueba de homogeneidad en la tolva de compensación
PRODUCTO BACHE H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8
1 12.5 12.2 12.8 12.5 12.4 12.8 12.5 12.2LACTO 7000 2 11.7 12.8 11.8 12 12.5 12 12.5 12.5
3 12 12.4 13 12.5 12.6 12.3 12.3 12.44 12.1 12.5 12.5 12.3 12.5 12.3 12.4 12.3
Promedio 12.07 12.47 12.52 12.32 12.5 12.35 12.42 12.35
1 11.1 11 11 10.6 11 109 108 11LACTO 9000 2 10.5 10.9 11 10.8 11.1 11.2 10.8 11.2
3 10.8 10.9 10.9 10.7 11.2 11.1 10.9 114 11 10.9 11 10.8 11 11.2 10.8 11.2
Promedio 10.85 10.92 10.97 10.72 11.07 11.01 10.82 11.1
HUMEDADES %PRUEBA DE HOMOGENEIDAD EN LA MEZCLADORA
Fuente: Laboratorio de Investigación y Desarrollo de NUTRYR LTDA
92
En la figura 9 se presenta el gráfico correspondiente a la distribución de humedad en la
tolva de compensación, tomando como referencia los porcentajes de humedad promedio en
cada punto presentados en el cuadro 11. En esta gráfica se puede ver que la humedad se
distribuye uniformemente en toda la tolva de compensación, lo cual permite establecer que
las boquillas de inyección de levadura están en la posición adecuada dentro de la
mezcladora.
Prueba de homogeneidad en la mezcladora
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
1 2 3 4 5 6 7 8
Puntos de muestreo
% d
e hu
med
ad (M
S)
Lacto 7000
Lacto 9000
Figura 9. Gráfica de distribución de humedad dentro de la mezcladora.
4.3 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN, ADECUACIÓN Y
ALIMENTACIÓN DE LEVADURA.
Para la adaptación de los sistemas de recepción, adecuación e inclusión de levadura de
cerveza al proceso productivo, se tuvo en cuenta los siguientes aspectos:
• Cantidad de levadura necesaria para el proceso.
93
• Características de la levadura
1. Cantidad de levadura: De acuerdo a la producción actual de NUTRYR LTDA y
teniendo en cuenta las proyecciones de producción43 se requiere utilizar entre 20 y 40
toneladas de levadura sedimentada mensualmente. Esto significa, comercialmente la
compra de 30 a 70 toneladas de levadura autolisada
2. Características de la levadura: Se realizara un proceso de sedimentación que permita
obtener una levadura con densidad aproximada de 1080 Kg/m3. El tiempo estimado para la
sedimentación será de 8 días como máximo. Una vez lograda la densidad mencionada se
debe detener el proceso de sedimentación y mantener la levadura en una densidad constante
para garantizar la homogeneidad en el proceso de inclusión
4.3.1 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE RECEPCIÓN.
La admisión de la levadura líquida se hará sobre la misma tolva para recepción de melaza y
aceite, haciendo uso de la distribución hidráulica actual. El almacenamiento se realizará en
el tanque vertical usado para el almacenamiento de melaza (figura 7), con dimensiones de
5,40 metros de altura, 2 metros de diámetro, y una capacidad para almacenar levadura de
cerveza líquida autolisada de 17.900 Kg con densidad 1060 kg/m3. En el Anexo A se
presenta la distribución hidráulica para el sistema de recepción, este no tendrá ninguna
modificación con respecto a la distribución actual (ver sección 4.1.2)
43 Datos suministrados por la gerencia de NUTRYR LTDA
94
4.3.2 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO.
La levadura autolisada debe permanecer en estado de reposo dentro del tanque de
almacenamiento hasta que alcance una densidad de 1080 kg/m3, en este punto la levadura
sedimentada tiene aproximadamente 36% de sólidos (densidades superiores a 1080 kg/m3,
la levadura sedimentada se torna como una pasta de poca fluidez y presenta problemas de
aglomeración al momento de ser mezclada, lo que impide la homogenización de la
formula). El avance de la sedimentación será observado a través de una columna
transparente que debe ser montada a un costado del tanque (Anexo B) conectada con el
interior del mismo. Sobre la columna se debe montar una escala para establecer la altura de
la fracción de sólidos y por diferencia la cantidad de sobrenadante. Una vez finalizada la
sedimentación, se debe retirar el sobrenadante, esto se logrará por medio de unas válvulas
drenadoras, que deben ser montadas a un lado de la columna trasparente. Las válvulas
drenadoras están colocadas a diferentes alturas sobre un tubo vertical (Anexo B) y se
conectan con el interior del tanque, permitiendo de esta manera un flujo de sobrenadante
hacia el exterior. El objetivo de colocar válvulas drenadoras a diferentes alturas es para
poder retirar el sobrenadante desde el límite con el sedimento, para diferentes alturas del
llenado del tanque. El sedimento debe ser transportado por la bomba de recepción a unos
tanques de trabajo, que estarán ubicados en el exterior del cuarto de caldera, terminando en
este punto el acondicionamiento de la levadura que se encuentra lista para ser incluida en la
mezcladora.
95
4.3.3 ADAPTACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN.
La inyección de levadura sedimentada a la mezcladora se hará desde un tanque de trabajo
(compuesto por una batería de 4 tanques de polipropileno con capacidad de 1000 litros cada
uno) por medio de una bomba controlada automáticamente por la señal enviada desde un
sensor de flujo al tablero de mando. En el Anexo C, 4 se presentan los diagramas de
distribución hidráulica que componen todo el sistema de inyección entre los tanques de
trabajo y la mezcladora de la línea de producción.
4.3.3.1 ANÁLISIS HIDRAÚLICO.
El análisis hidráulico toma como referencia los puntos 1 y 2 de la figura 10, y el siguiente
desarrollo:
Hfg
vpzHB
gvp
z +++=+++222
2211
122
γη
γ
Tomando z1 = 0; 01 =
γp
; 0212
=g
vy 0
222
=g
v se tiene:
96
Figura 10. Puntos de referencia para el análisis hidráulico desde el tanque de trabajo hasta
las boquillas de inyección en la mezcladora.
Hfg
vzHB ++=
22
22
η
Hf = pérdidas
HaccHffHf +=
Hff = pérdidas por tubería Hacc = pérdidas por accesorios en la descarga
gv
Dl
fHff2
**2
= donde 2
4
D
QAQ
v∏
==
luego:
gDQ
Dl
fHff42
28**
∏= donde
Re16
Nf = (flujo laminar)
+−=
fND
f Re*
523.27.3
ln869.01 ε
(flujo turbulento)
97
µρDv
N =Re
f = factor de fricción l = longitud de la tubería de descarga (12.3 m) D = diámetro interno Q = caudal A = área de la sección transversal V = velocidad
gv
kHacc2
*2
=
gDQ
kHacc42
28*
∏=
k = coeficientes de resistencia para válvulas y accesorios (Anexo H)
En el cuadro 12 se presentan los valores del coeficiente de resistencia K para los accesorios
del sistema de descarga de inyección de levadura líquida.
Cuadro 12. Coeficiente de resistencia K para accesorios del sistema de descarga
Accesorios Cantidad Factor KVálvula de globo 4 40Unión T estandar 5 9Codo estandar 4 3.6Unión 9 4.5
K total 57.1
Los valores de densidad y viscosidad utilizado para los posteriores cálculos son de 1080
Kg/m3 y 1.8 cP (0.0018 Kg./ms) respectivamente. A partir de las ecuaciones anteriores se
tiene:
98
++
∏+= K
Dl
fgD
QzHB *1
*8
242
2
η
Esta es la ecuación de pérdidas del sistema en función del caudal, que se utilizó para
obtener los datos presentados en el cuadro 13, donde se reporta la energía del sistema (en
metros) para los diámetros de tubería nominal de 1, 1 ½ y 2 pulgadas. A par tir de estos
datos se construye la gráfica de energía del sistema en función del caudal presentada en el
Anexo J.
• Prueba de cálculo para un punto:
L= 12.3 m; D= 1" (26.6 mm); Q= 5.8E-4 m3/s
42.16657
*0018.0*0266.0*
1080*48.5*4Re
3
3
=Π
−=
smkg
m
mkg
sm
E (flujo turbulento)
+−=
fDf
Re*523.2
7.3ln869.0 ε
Dε = Rugosidad relativa (hierro galvanizado) =5.64E-3
De acuerdo con esto el valor del factor de fricción f es 1.22E-3
Ahora:
+−+
∏
−
+= 1.570266.0
3.12*322.11*
8.9*0266.0*
48.5*8
6.3
242
23
mm
E
sm
m
sm
E
mHBη
mHB 86.6=η
99
Para el cálculo de la NPSH (Cabeza Neta Positiva de Succión) se toma como referencia los
puntos 1 y 2 de la figura 11, y el siguiente desarrollo:
Figura 11. Puntos de referencia para el calculo de la NPSH requerida del sistema
Hfg
vpz
gvp
z +++=++222
2211
122
γγ
Tomando z1 y z2 = 0 se tiene:
++
∏−= K
Dl
fgD
Qpp*1*
81242
2
γγ
γpvp
NPSHdis−= 2
l = longitud de la tubería de succión (3.5 m) pv = presión de vapor
Esta es la ecuación de pérdidas de presión en función del caudal, que se utilizó para obtener
los datos presentados en el cuadro 15, donde se reporta la NPSH disponible del sistema (en
metros) para los diámetros de tubería nominal de 1, 1 ½ y 2 pulgadas. En el cuadro 14 se
presentan los valores del coeficiente de resistencia K para los accesorios del sistema de
100
succión. A partir de estos datos se construye la gráfica de NPSH disponible del sistema en
función del caudal presentada en el Anexo K.
• Prueba de cálculo para un punto:
L= 3.5 m; D= 1" (26.6 mm); Q= 5.8E-4 m3/s
+−+
∏
−
−= 2.620266.0
5.3*322.11*
8.9*0266.0*
48.5*8
618.72
242
23
mm
E
sm
sm
E
mpγ
mp
096.42 =
γ
γPVP
NPSH−= 2
; mmmNPSH 858.30238.0096.4 =−=
101
Cuadro 13. Energía del sistema (en metros) para los diámetros de tubería nominal de 1, 1
½ y 2 pulgadas.
CAUDAL X 10-4 m3/s
nHB 1" m
nHB 11/2" m
nHB 2" m
0 3,6 3,6 3,60,5 3,6242 3,6043 3,60151 3,6969 3,6172 3,6063
1,5 3,818 3,6388 3,61422 3,9876 3,669 3,6253
2,5 4,2057 3,7078 3,63953 4,4722 3,7552 3,6569
3,5 4,7872 3,8113 3,67744 5,1507 3,876 3,7012
4,5 5,5626 3,9493 3,7285 6,0229 4,0313 3,7581
5,5 6,5318 4,1219 3,79136 7,089 4,2211 3,8277
6,5 7,6948 4,3289 3,86727 8,349 4,4454 3,9099
7,5 9,0517 4,5704 3,9558
Cuadro 14. Coeficiente de resistencia K para accesorios del sistema de succión.
Accesor ios C a n t i d a d Factor KVálvula de globo 5 50Unión T estandar 4 7 .2Unión 10 5
K to ta l 62.2
102
Cuadro 15. NPSH disponible del sistema (en metros) para los diámetros de tubería
nominal de 1, 1 ½ y 2 pulgadas.
CAUDAL m3/s NPSH 1" NPSH 11/2" NPSH 2"0 7,38 7,38 7,38
0,5 7,3538 7,3753 7,37821 7,2753 7,3612 7,3731
1,5 7,1444 7,3379 7,36452 6,9612 7,3051 7,3524
2,5 6,7257 7,2631 7,33693 6,4378 7,2116 7,318
3,5 6,0976 7,1508 7,29574 5,7051 7,0807 7,2699
4,5 5,2602 7,0012 7,24065 4,763 6,9124 7,2079
5,5 4,2134 6,8142 7,17186 3,6115 6,7066 7,1322
6,5 2,9572 6,5897 7,08927 2,2506 6,4635 7,0428
7,5 1,4917 6,3279 6,9929
Con la anterior evaluación hidráulica del sistema de inyección de levadura, se realizó una
selección de las bombas disponibles en el mercado. Se encontró que las electrobombas
autocebantes de anillo líquido CK (ver ficha de características en el Anexo R) son las que
mejor se ajustan a este tipo de requerimientos. En el cuadro 16 se presenta los datos de
funcionamiento para las electrobombas autocebantes de anillo líquido de las series CK90,
CK80 y CK60.
103
Cuadro 16. Datos de funcionamiento de las electrobombas autocebantes de anillo líquido
de la serie CK.
Caudal m3/s (x 10-4)
Bomba CKm60
Bomba CKm80
Bomba CKm 90
0 36 48 510.834 34 46 491.667 30.5 42 452.5 27 38 41
3.334 23 34 374.167 19 30 33
5 15.5 26 295.834 12 22 256.667 8 18 218.334 0 10 13
ALTURA TOTAL EN METROS
En la gráfica del Anexo L se presenta las curvas de funcionamiento para las electrobombas
autocebantes de la serie CK. En la gráfica del Anexo M se presenta la curva de energía del
sistema sobre la que se ha montado la curva de funcionamiento de la bomba CK60. Se
puede observar en esta gráfica que los puntos de operación son 6.67 x 10-4 m3/s en la
tubería de 1" y 7.5 x 10-4 m3/s para las tuberías de 1 1/2" y 2", estando por encima de lo
requerido para el sistema (5.8 x 10-4 m3/s). Sin embargo, esto no representan ningún
problema debido al tipo de controlador que será usado para manejar la cantidad de
levadura. Para este caso es un temporizador que maneja una relación entre la masa
adicionada y el tiempo requerido para hacerlo. Se puede concluir que la bomba CK60 es la
que mejor se ajusta al sistema y de acuerdo a las características de diseño de la bomba se
debe usar la tubería de 1".
104
4.4 ESTABLECIMIENTO DE LOS PUNTOS DE CONTROL
MICROBIOLOGICO.
En los cuadros 17, 18, 19 y 20 se presentan los resultados microbiológicos de las muestras
de levadura de cerveza líquida del tanque de almacenamiento y boquillas enviadas al
Laboratorio Medico Veterinario LMV LTDA, de acuerdo a la solicitud hecha por el
Departamento de Control de Calidad de NUTRYR LTDA (sección 3.2.4). los resultados
reportados satisfacen un intervalo de confianza del 95%, según la ecuación:
n
nXnXIC
96.1±= 44
Donde n representa el número de replicas de la dilución elegida que para este caso es 2 y X
representa la media aritmética del conteo de colonias en una dilución. Debido al la
proximidad entre los resultados dentro del intervalo de confianza, los valores que aparecen
en los cuadros anteriormente citados, no se presentan en forma exponencial.
Con base en estos resultados se construyó la gráfica de comparación de bacterias aerobias
de los lotes 1 y 2 en el tanque de almacenamiento y boquillas (Anexo N), la gráfica de
comparación de coliformes de los lotes 1 y 2 en el tanque de almacenamiento y boquillas
(Anexo P), y la gráfica de comparación de hongos y levaduras en el tanque de
almacenamiento y boquillas para el lote 1 (Anexo Q).
44 Making Safe Food: A management guide for microbiological quality
105
Cuadro 17. Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, hongos
y levaduras en el tanque de almacenamiento lote 1.
SEMANA1 8003920 7996080 60340 596602 701160 698840 50310 496903 601074 598926 10139 98614 901314 898685 30240 29760 220 1805 601073 598926 150536 149463 634 5666 500980 499020 30240 29760 220 1807 4402907 4397092 90415 89584 1554 14468 1201518 1198481 2062 1938 220 1809 4002772 3997228 220 18010 4002772 3997228 531 469
TANQUE DE ALMACENAMIENTO LOTE 1AEROBIAS HONGOS Y LEVADURAS COLIFORMES
* los valores representan UFC/gr. dentro del intervalo de confianza del 95%
Cuadro 18. Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, hongos
y levaduras en las boquillas lote 1.
SEMANA12 400877 399123 6107 58933 500980 4990204 551028 548972 100438 99562 167 1335 651117 648822 60340 59660 114 866 601074 598926 531 4697 601074 598926 30240 29760 840 7608 2001940 1998040 1044 956 324 2769 9004158 8995842 840 76010 9004158 8995842 1044 956
BACTERIAS AEROBIAS HONGOS Y LEVADURAS COLIFORMESBOQUILLAS LOTE 1
* los valores representan UFC/gr. dentro del intervalo de confianza del 95%
106
Cuadro 19. Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, en el
tanque de almacenamiento lote 2.
SEMANAS1 10004383 9995617 1554 14462 3002400 2997599 531 4693 8003920 7996080 178 14245 5003100 4996900 303 256
COLIFORMESAEROBIOSALMACENAMIENTO LOTE 2
* los valores representan UFC/gr. dentro del intervalo de confianza del 95%
Cuadro 20. Resultados de análisis microbiológicos bacterias aerobias, coliformes, en las
boquillas lote 2.
SEMANAS12 8003920 7996080 178 1423 7003667 6996333 272 2284 8003920 7996080 272 2285 6003395 5996605 428 372
COLIFORMESAEROBIOSBOQUILLAS LOTE 2
* los valores representan UFC/gr. dentro del intervalo de confianza del 95%
Observando las gráficas de los anexos 13, 14 y 15 se concluyó que los resultados no son
suficientes para poder establecer una tendencia sobre el comportamiento de los diferentes
microorganismos, esto porque se presentan variaciones de incremento y disminución de
poblaciones de una semana a otra, que se pueden explicar debido a las siguientes causas:
1. Prácticas inadecuadas en la toma de muestras: Las muestras del tanque de
almacenamiento fueron tomadas desde una válvula drenadora ubicada en la parte
107
inferior del mismo, después de haber agitado la levadura (homogeneizada). Ha esta
válvula no se le efectuó ninguna limpieza entre cada muestreo, lo cual hace evidente
una posible contaminación generada por los residuos no debidamente eliminados.
2. Frecuencia en la toma de muestras: De acuerdo a lo establecido por el Departamento
de Control de Calidad de NUTRYR LTDA estaba programado la toma de muestras
cada ocho días al inicio de la jornada de trabajo, y su envío inmediato al laboratorio.
Los reportes microbiológicos muestran retraso de 2 a 3 días para la toma y envío de las
muestras, lo cual impide establecer un comportamiento confiable en función de tiempo.
3. Análisis microbiológicos: Los reportes de laboratorio muestran que a todas las
muestras no se realizaron los mismos análisis microbiológicos, esto por solicitud del
Departamento de Control de Calidad de NUTRYR LTDA, por lo tanto no se tiene un
completo seguimiento del comportamiento e interacción de las diferentes poblaciones.
Por lo anterior se recomienda realizar un nuevo seguimiento para establecer el
comportamiento de la levadura de cerveza líquida durante las etapas de almacenamiento e
inyección, teniendo en cuenta las anteriores consideraciones, aunque el Departamento de
Control de Calidad de NUTRYR LTDA, no haya reportado problemas de alteración
microbiología en ninguno de los productos terminados hasta la fecha.
108
4.5 COTIZACION DE ACCESORIOS Y EQUIPOS.
En el cuadro 21 se presentan los materiales, equipos y accesorios requeridos para realizar el
montaje del sistema de transporte de levadura en la recepción, adecuación e inyección
(sección 4.3). En el cuadro 22 se presenta la lista de materiales para la instalación eléctrica
del sistema de inyección en la mezcladora. Finalmente en el cuadro 23 se presenta una
cotización general de todos los elementos presentados en el cuadro 21, con el objeto de
tener un costo aproximado de los materiales, dicho costo no incluye IVA, transporte de
materiales y mano de obra.
109
Cuadro 21. Materiales accesorios y equipos para el sistema de transporte de levadura
PROCESO MATERIALm Unid
Alimentación mezcladoraTubería galvanizada de 1" 15Tubería galvanizada de 3/4" 6Tee galvanizada de 3/4" 5Tapón galvanizado de 3/4" 2Codos galvanizados de 1" 6
Alimentación tanques de trabajoTubería galvanizada de 1" 20Cruceta galvanizada de 1" 2Codos galvanizados de 1" 10Tee galvanizada de 1" 1Válvulas de bola de 1" 4
Descarga tanques de trabajoTubería galvanizada de 1" 9Tee galvanizada de 1" 3Codos galvanizados de 1" 12Válvulas de bola de 1" 4Universales galvanizadas 5
RecirculaciónTee galvanizada de 1" 1Codos galvanizados de 1" 1Cruceta galvanizada de 1" 1Válvulas de bola de 1" 1
Línea directaVálvulas de bola de 1" 1Codos galvanizados de 1" 4
PlataformaAngulo de 2 ½ x ¼ 37Soldadura 6013 x 1/8 10 kg.Soldadura 6013 x 3/32 10 kg.
Tanque de almacenamientoManguera plástica 1½" transp 6Abrazadera de cremallera de 2" 2Válvula de bola de 1½" 1Codos galvanizados de 1½" 2Tee galvanizada de 1" 6Universal galvanizada de 2" 1Miples galvanizados 1½ x 3 5Universal galvanizada de 1" 10Válvula de bola de 1" 8
EquiposMotobomba Pedrollo Mod CKm 60 1
MATERIALES ACCESORIOS Y EQUIPOSCANTIDAD
110
Cuadro 22. Materiales para la instalación eléctrica del sistema de inyección de levadura
MATERIAL m Unid
Abrazaderas de ½ Tecna 15Angulo soporte 3Breker de 20 A trifasico 1Cable blindado 2 x 16 20Cable instalación motor y válvula cal 12 115Cable para control cal 14 21Cajas tipo L de ½ 10Cajas tipo L de 3/4 4Contactor 110 voltios 1Coraza de ½ americana 4Coraza de 3/4 americana 1Relé (protector del motor) 6 a 9 amp 1Selector de 2 posiciones 1Tubo conduit ½ 4Válvula solenoide 110 V de 1" 1
CANTIDADMATERIALES PARA INSTALACION ELECTRICA
Esta lista de materiales ha sido suministrada por el ingeniero Jorge Herrera= de la empresa
NOVUS LTDA con quien NUTRYR LTDA contrataría los servicios para toda la
instalación eléctrica. El objetivo de presentar esta lista de materiales en el presente trabajo,
es para constatar que se ha tenido en cuenta este aspecto como parte integral del proyecto.
111
Cuadro 23. Cotización de materiales, equipos y accesorios del sistema de inyección.
MATERIAL UNIDAD Valor unit. Valor TotalAngulo de 2 ½ x ¼ x 6 mts 6 $29.000 $174.000Codos galvanizados de 1" 33 $1.650 $54.450Codos galvanizados de 1½" 2 $4.500 $9.000Cruceta galvanizada de 1" 3 $4.000 $12.000Manguera plástica 1½" transp x 6mts 1 $18.000 $18.000Miples galvanizados 1½ x 3 5 $2.500 $12.500Motobomba Pedrollo Mod CKm 90 1 $358.200 $358.200Soldadura 6013 x 1/8 10 kg $2.200 $22.000Soldadura 6013 x 3/32 10 kg $2.600 $26.000Tapón galvanizado de 3/4" 2 $800 $1.600Tee galvanizada de 1" 11 $2.200 $24.200Tee galvanizada de 3/4" 5 $800 $4.000Tubería galvanizada de 1" x 6 mts 8 $35.200 $281.600Tubería galvanizada de 3/4"x 6 mts 1 $2.900 $17.400Universal galvanizada de 1" 15 $4.650 $69.750Universal galvanizada de 2" 1 $16.500 $16.500Válvula de bola de 1" 18 $10.500 $189.000Válvula de bola de 1½" 1 $20.800 $20.800
Costo total de materiales $1.311.000
COTIZACION DE MATERIALES
El cuadro anterior presenta una cotización global del costo aproximado de los materiales
necesarios para la adaptación hidráulica ($1.311.000), donde no se ha incluido los
materiales eléctricos. La adaptación del sistema permite utilizar los recursos humanos
(mano de obra para el montaje) y físicos (taller, herramientas, equipos de soldadura, etc.)
sin incurrir en un costo adicional, salvo la instalación eléctrica que deberá ser contratada
por aparte. Como no se trata de realizar un análisis económico del proyecto, queda a
consideración de la gerencia de NUTRYR LTDA establecer el nuevo plan de trabajo, el
cual ya no entra a formar parte del presente proyecto.
5. CONCLUSIONES
Con el desarrollo del anterior trabajo se da por cumplido los objetivos planteados para
adaptar en la planta de NUTRYR LTDA el sistema de recepción, adecuación e inclusión
de levadura de cerveza líquida en la línea de producción, se puede concluir:
1. A partir del diagnostico de ubicación de equipos involucrados en el proceso de
producción de alimentos balanceados para animales, se estableció que: el sistema de
recepción no requiere ninguna modificación, pues se puede hacer uso de la misma
tolva y tubería de distribución para alimentar el tanque de almecenamiento-
sedimentación de levadura líquida autolisada. Para el sistema de acondicionamiento se
requiere montar a un costado del tanque de almecenamiento-sedimentación un visor de
2 metros de altura (columna transparente) que permita establecer en forma rápida la
cantidad de sobrenadante que puede ser retirado después del periodo de reposo
(sedimentación) y 3 válvulas drenadoras colocadas a diferentes alturas para evacuar el
sobrenadante correspondiente a 5, 10 y 15 toneladas de levadura líquida autolisada.
Para este caso se requiere la perforación del tanque para adaptar los accesorios
necesarios. Para el sistema de inyección se requiere de una bomba independiente (CKm
60) para llevar la levadura líquida sedimentada desde los tanques de trabajo ubicados
en el exterior del cuarto de maquinas a la mezcladora.
2. La adaptación se ajusta económicamente a los requerimientos de NUTRYR LTDA,
teniendo en cuenta que las instalaciones son en arriendo y las modificaciones que se
pueden hacer en la planta son limitadas.
3. La adaptación permite, debido a que es posible si existe algún problema con el
suministro de la levadura por parte de la empresa cervecera, ajustarlo a otro tipo de
materia prima líquida. Además, la disposición de los tanques de trabajo permiten la
mezcla de la levadura con otro tipo de líquidos, que pueden ser usados para el
suplemento de la misma, mejorando sus condiciones nutricionales.
4. El sistema permite la inyección de levadura en forma automática a través del tablero de
mando, eliminando la posibilidad de errores por parte del operario. La cantidad
adicionada por defecto o exceso, en ambos casos tienen un fuerte efecto en el producto
terminado.
5. La implantación del diseño permite utilizar los recursos humanos (mano de obra para el
montaje) y físicos (taller y equipos de soldadura, etc.) sin incurrir en un costo adicional,
salvo la instalación eléctrica que deberá ser contratada por aparte.
6. Los puntos de control microbiológico no se pudieron definir, debido a que los
resultados de los análisis microbiológicos no permitieron establecer con claridad, el
comportamiento de toda la flora que participa en la levadura, esto por, deficiencia en la
toma de muestras y la falta de continuidad entre los análisis. Aunque con los ensayos
realizados no se presentaron problemas de alteración microbiológica en el producto
terminado, si los hay con la manipulación de la materia prima.
6. RECOMENDACIONES
Dentro de las recomendaciones que se deben tener en cuenta para implementar la
adaptación propuesta, se enumeran las siguientes:
1. Capacitar al personal implicado con el manejo de líquidos, para que aprendan a
manipular la levadura, pues se trata de un líquido no tradicional en este tipo de
empresas, y que por la experiencia que se ha tenido, se contamina fácilmente por
practicas inadecuadas en su manejo.
2. Se debe iniciar un estudio para el manejo del sobrenadante, ya que este posee una gran
cantidad de sólidos en suspensión y un pH relativamente bajo (pH 4) que al ser vertidos
directamente al alcantarillado, atentan contra el medio ambiente.
3. El sistema no incluye el tratamiento de residuos (sobrenadante), que desde la práctica
fue propuesto. Sin embargo, se puede acondicionar para tal fin en el momento que la
planta lo requiera, conectando la descarga del sobrenadante hacia unos filtros que
permitan la retención de sólidos y posteriormente enviar el líquido clarificado a una
piscina para el tratamiento de la acidez.
4. Es importante evaluar los estados de corrosión a que pueden estar sometidos los
elementos en contacto con la levadura. Para esto se recomienda realizar un chequeo
periódico en todo el sistema, incluyendo la mezcladora y bombas.
El tanque de almacenamiento y los tanques de trabajo deben ser lavados y desinfectados
después de ser vaciados, esto con el fin de disminuir la posibilidad de contaminación entre
uno y otro lote de levadura que llegue o se maneje dentro del proceso.
BIBLIOGRAFIA
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2. Rose, A.H.,"Beer", Food Readings from Scientific American, W.H. Freeman and Co.,
San Francisco, pp 160-168, 1973. 3. Rose, A.H., "Recent Research on Industrially Important Strains of Saccharomyces
cerevisiae", Biology and Activities of Yeasts, F.A. Skinner, S.M. Passmore y R.R. Davenport (comps.), Academic Press, Londres, pp. 103-121, 1980.
4. Briggs, D.E. et al. , Malting and Brewing Science, Malt and Sweet Wort, vol. 1,
Chapman and Hall, Londres, 1981. 5. Helbert, J.R., "Beer", Prescott & Dunn's Industrial Microbiology, G. Reed (comp.),
AVI Pub. Co. Westport, pp 402-467, 1982. 6. McLeod, A.M. "Beer", Alcoholic Beverages, A.H. Rose (comp.), Academic Press,
Londres, pp. 43-137, 1977. 7. Ohlmeyer, D.W. y S.A. Matz, "Brewing", Cereal Technology, S.A. Matz (comp.), AVI
Pub. Co. Westport, pp. 173-220, 1970. 8. Hough, J.S. et al. , Malting and Brewing Science, Hopped Wort and Beer, vol. 2,
Chapman and Hall, Londres 1982. 9. Stewart, G.G. y I. Russell, "Tradition Meets Innovation in Brewing", Bio/Technology,
3 pp. 791-798, 1985. 10. Kirsop, C. y C. López-Munguía, "Estudio del proceso de clarificación enzimática de
cerveza con productos comerciales", Rev. Tecnol. Aliment. (Méx.), 20 (3), pp. 19-2 11. Amerine, M.A. et al. , The Technology of Wine Making. AVI Pub. , Co. Westport,
1980.
12. García Garibay, M et al. , Informe técnico de desarrollo y transferencia de tecnología,
Universidad Nacional Autónoma de México, 1987 13. Nishihara, H., T. Toraya y S. Fukui, " Floculation of Cell Walls of Brewer's Yeasts
and Effects of Metal Ions, Protein-Denaturants and Enzyme Treatments", Arch. Microbiol., 131, pp. 112-115, 1982
14. Nishihara, H., T. Toraya. , "Essential Roles of Cell Surface Protein and Carbohydrate
Components in Floculation of a Brewer's Yeast", Agric. Biol. Chem. , 51 (10), pp. 2721-2726, 1987.
15. Gilliland, R.B., "Brewing Yeast", Brewing Science, vol. 2, J.R.A. Pollock (comp.),
Academic Press, Londres, pp. 1-60, 1981 16. Stewart, G.G. y I. Russell, "Yeast Floculation", Brewing Science, vol. 2, J.R.A.
Pollock (comp.), Academic Press, Londres, pp. 61-92, 1981. 17. Ceballos Restrepo, O., Valor Nutritivo de las Levaduras; utilización de la levadura de
destilería (Saccharomyces cerevisiae) en alimentos de cerdos en acabado, Tesis M.S. Bogotá, Universidad Nacional de Colombia, 115 p., 1973.
18. Seminario Taller, "Administración de Fábricas de alimentos concentrados para
animales", Nutrición Técnica S.A. "NUTEC", Grupo BASF, Bogotá, pp. 24-78. 19. Neira R., Zapata R., Valor nutricional de la levadura de cerveza (Saccharomyces
uvarum) como fuente de proteína en la alimentación animal, Tesis, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, 1989.
ANEXO J
ENERGIA DEL SITEMA EN FUNCION DEL CAUDAL
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
CAUDAL m3/s X 10-4
EN
ER
GIA
DE
L S
ISTE
MA
nH
B m
nHB 1" m
nHB 11/2" m
nHB 2" m
ANEXO K
NPSH DISPONIBLE DEL SISTEMA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
CAUDAL m3/s X 10-4
NP
SH
DIS
PO
NIB
LE
m
NPSH 1"
NPSH 11/2"
NPSH 2"
ANEXO L
CURVA DE FUNCIONAMIENTO BOMBAS CK
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 10
Caudal m3/s (x 10-4)
Altu
ra m Bomba CKm60
Bomba CKm80
Bomba CKm 90
ANEXO M
SELECCIÓN DE BOMBA EN FUNCION DE LA ENERGIA DEL SISTEMA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9
CAUDAL m3/s X 10-4
EN
ER
GIA
DE
L S
ISTE
MA
nH
B m
nHB 1" m
nHB 11/2" m
nHB 2" m
Bomba CKm 60
ANEXO N
COMPARACION DE AEROBIOS LOTE 1 Y 2 EN ALMACENAMIENTO Y BOQUILLAS
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
0 2 4 6 8 10 12
TIEMPO-SEMANAS
UF
C/g
r Almto 1
Boq 1
Almto 2
Boq 2
ANEXO P
COMPARACION COLIFORMES LOTE 1 Y 2 EN ALMACENAMIENTO Y BOQUILLAS
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 2 4 6 8 10 12
TIEMPO-SEMANAS
UF
C/g
r Almto 1
Boq 1
Almto 2
Boq 2
ANEXO Q
COMPORTAMIENTO HONGOS Y LEVADURAS EN ALMACENAMIENTO Y BOQUILLAS LOTE 1
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
0 2 4 6 8 10 12
TIEMPO-SEMANAS
UF
C/g
r
Almto 1
Boq 1
