Practica: Balance de Materia Profesor Practicas: Ing. Gustavo Castro Morales Curso: Tecnología Pesquera Elaboración de conservas de sardina en salsa de tomate en envases oval de 1 Libra. Profesor de Practicas: Ing. Alimt. Rubén Gustavo Castro Morales UNFV – FOPCA. I. BALANCE DE MATERIA Para la elaboración de conservas de sardina en salsa de tomate en envases oval de 1 lb, considerar el siguiente diagrama cualitativo de flujo:
Sardina
1
RECEPCION
2
LIMPIEZA Pescado reventados y extraños
3
DESESCAMADO-LAVADO Escamas y sanguaza
4
CORTE CABEZA-COLA Cabezas y colas
5
EVISCERADO-LAVADO Visceras sanguaza
6
ENVASADO
7
COCCIÓN
8
DRENADO
Salsa de tomate
Licor de cocinado
9
AGOTAMIENTO
10
SELLADO
11 ESTERILIZADO-ENFRIADO
CONSERVA DE SARDINA
1
1.1. INFORMACIÓN TÉCNICA: Porcentajes de pérdidas de la materia prima en las operaciones de procesamiento: OPERACIÓN LIMPIEZA DESESCAMADO CORTE CABEZA-COLA EVISCERADO DRENADO TOTAL
MATERIAL Pescados reventados y materiales extraños Escamas Cabeza y colas Visceras Caldo de cocinado
PERDIDAS (%) 5 5 33 9 8 60
Especificaciones Técnicas de la conserva de sardina en salsa de tomate en envases oval 1 lb.: PRODUCTO
Sardina en Salsa de tomate
CONTENID. (g/ENVASE) pescado
SALSA DE TOMATE g/envase
354
71
MateriaL
Denominacion
Hojalata
1lb. oval
ENVASES DimenSiones mm 165,1 111,1 38,1
Peso g/env.
Env.X Caja
111
48
DENOMINACION COMERCIAL
48/15 onz.
Realizar un balance de materia en función de la información técnica registrada para elaborar 300 cajas de la conserva en mención. 1. Determinar la cantidad de pescado envasado, esto se realiza en función de la cantidad de latas a elaborar, entonces:
Es decir que el peso de pescado envasado en todas las latas. 2. Determinar la cantidad de sardina que llega a la zona de recepción, esto se realiza considerando las mermas totales y que en nuestra información registrada estas llegan al 60%, entonces: 5097,6………………………..40% x………………………..100%
3. Determinar la cantidad total de salsa de tomate necesaria para elaborar las 300 cajas, esto se realiza en función de la información que tenemos sobre la cantidad de salsa de tomate por envase, entonces.
Es decir, que para elaborar las 300 cj se necesitan 1022,4 kg de salsa de tomate. 2
4. Ahora se procede a realizar el balance operacional solamente para la sardina en función de las mermas registradas, llenando el siguiente cuadro: ENTRADA(kg) Nº OPERACIÓN SALIDA(kg) PERDIDAS(%*MP) PERDIDAS(kg) 1 Recepción 2 Limpieza 3 DesescamadoLavado 4 Corte CabezaCola 5 EvisceradoLavado 6 Envasado 7 Cocción 8 Drenado 9 Agotamiento 10 Sellado 11 Esterilizado
II. BALANCE DE ENERGÍA EN EL PROCESO.Para efectuar los cálculos de energía en el proceso térmico se debe considerar la siguiente ecuación general: Qp = Q1 + Q2 + Q3 Donde: Qp : Cantidad de calor total consumido durante el proceso térmico. Q1 : Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura del pescado hasta la temperatura final programada. Q2: Cantidad de calor para elevar la temperatura inicial del equipo hasta la temperatura final del tratamiento térmico. Q3: Perdida de calor al medio circundante durante la operación del tratamiento térmico. 2.1. Cantidad de calor sensible necesario para elevar la temperatura del pescado hasta la temperatura final programada(Q1).Q1 = mCP( TP - TI )kcal. ……………………….(1) -
Donde: m : Peso del pescado en kg. CP : Calor especifico del pescado kcal/kg °C TP : Temperatura final del tratamiento térmico en °C Ti : Temperatura inicial del pescado en °C.
3
2.2. Calor específico del pescado y materiales.Para los cálculos de determinar el calor consumido debemos considerar las capacidades caloríficas ponderadas de la siguiente tabla: COMPONENTES Sardina Salsa de tomate Hierro Hojalata Acero inoxidable
Cp (Kcal/kgºC) 0,830 0,925 0,114 0,096 0,115
2.3. Cantidad de calor sensible necesario para elevar la temperatura del equipo (Q2).Q2 = mCP( TP - TI )Kcal………………………….(2)
Donde: m : Peso de equipo en kg. CP : Calor especifico del material del equipo en kcal/kg °C TP : Temperatura final del tratamiento térmico en °C Ti : Temperatura inicial del equipo en °C.
2.4. Calor cedido al medio por conducción y convección (Q3).-
Q3 =U A t (Tw – T aire)…………………….. (3) Donde: A : Superficie exterior delequipo en contacto con el medio ambiente en m2 . T : tiempo que dura todo el proceso térmico en horas (h) Tw : Temperatura media de la superficie exterior del equipo de calefacción Tw = 45°C. Taire : Temperatura media del medios ambiente en °C, considerar 25ºC. U = Coeficiente de transmisión de calor por convección y radiación al medio circundante en K cal / m2 h °C. U = 8,4 + 0,06 (Tw – Taire)……………………..(4)
4
Para nuestros cálculos considerar:
III. BALANCE DE ENERGÍA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE CONSERVAS DE ANCHOVETA EN SALSA DE TOMATE POR TURNO: Para el balance se consideraran los datos tomados de la tesina titulada Rol del jefe de producción en la industria conservera del pescado UNFV – FOPCA, Garcia. 1982. Se consideran las siguientes operaciones para realizar el balance de calor: OPERACIÓN COCINADO PASTEURIZACION DE LA SALSA AGOTAMIENTO ESTERILIZADO
TIPO
TIEMPO(h) 4,0 2,0
TEMPERTURA INICIAL (ºC) 20,0 20,0
TEMPERATURA FINAL (ºC) 100,0 80,0
CONTINUO DISCONTINUO CONTINUO DISCONTINUO
4,0 4,5
60,0 55,0
95,0 115,2
3.1. Balance de energía en el Cocinador: Datos Peso total de sardina = 6120 kg Tiempo total operación = 4 h Área exterior del cocinador = 92,80 m2 Temperatura inicial = 20ºC Temperatura final= 100ºC Peso total cocinador = 8000 kg Peso/canastilla = 5 kg Peso del cuerpo /envase = 0.091 kg Total de canastillas = 600u Total de envases = 14400u
Totales 6120 kg 4h 92,80 m2 20ºC 100ºC 8000 kg 3000 kg 1310,40kg 600u 14400
Para nuestros cálculos considerar las relaciones para el calor sensible y las pérdidas al medio ambiente:
5
3.1.1. Balance energético: CALOR CONSUMIDO
Sardina Envases Canastillas Cocinador Medio ambiente. SUB-TOTAL
2
PESO(kg)
Cp(Kcal/kgºC)
U(Kcal/hm ºC)
Ti(ºC)
Tf(ºC)
6120 1310,40 3000 8000 -
0,830 0.096 0,114 0,115 -
9,60
20 20 20 20 25
100 100 100 100 45
Q=mCp*80 kcal
Q =U A t*20 kcal
TOTAL TOTAL(+20%)
3.2. Balance de energía en la marmita para calentar la salsa: Datos Peso total de la salsa= 1022.4 kg Tiempo total operación = 2h Área exterior de la marmita = 12m2 Temperatura inicial = 20ºC Temperatura final= 80ºC Peso total marmita = 200 kg
Totales 1022.4 kg 2h 12 m2 20ºC 80ºC 200 kg
3.2.1. Balance energético:
CALOR CONSUMIDO Salsa de tomate Marmita Medio ambiente.
PESO(k g)
Cp(Kcal/kgºC)
U(Kcal/hm2ºC)
Ti(ºC)
Tf(ºC)
1022.4
0,925
-
20
80
200
0.115
-
20
80
-
-
9,60
25
45
Q=mCp*80 kcal
Q =U A t*20 kcal
SUB-TOTAL TOTAL TOTAL(+20%)
6
3.3. Balance de energía en el Túnel de Vacío ó Agotamiento: Datos Peso total de sardina = 5100 kg Tiempo total operación = 4 h Área exterior del túnel = 4,63 m2 Temperatura inicial sardina y envases= 60ºC Temperatura inicial del exhauster o túnel = 20ºC Temperatura final= 95ºC Peso total túnel = 150 kg Peso del cuerpo /envase = 0.091 kg(0,091*14400) Total de envases = 14400u
Totales 5100 kg 4h 4,63 m2 60ºC 20ºC 95ºC 150 kg 1310,40kg 14400u
3.3.1. Balance energético:
CALOR CONSUMIDO
PESO(kg)
Cp(Kcal/kgºC)
U(Kcal/hm2ºC)
Ti(ºC)
Tf(ºC)
Sardina
5100
0,830
-
60
95
Envases
1310,40
0.096
-
60
95
Salsa de tomate
1022,4
0,925
60
95
150
0,114
-
20
95
-
-
9,60
25
45
Exhauster Medio ambiente.
Q=mCp*80 kcal
Q =U A t*20 kcal
SUB-TOTAL TOTAL TOTAL(+20%)
7
3.4. Balance de energía en el Esterilizado: Para la operación de esterilización se cuentan con 3 autoclaves las cuales se cargan 4 veces por turno, es decir que se prenden 4 veces las 3 autoclaves. Datos Peso total de sardina = 5100 kg Tiempo total operación = 4,5 h Área exterior del autoclave = 15,56 m2 Temperatura inicial sardina= 55ºC Temperatura final= 115,2ºC Temperatura inicial salsa= 75ºC Temperatura inicial latas= 55ºC Peso total autoclave = 1200 kg/autoclave;(1200*4*3veces) Peso/carro = 16 kg(64kg/autoclave);(48carrosx16kg/carro)) Número de carros/autoclave = 4 Número de autoclaves = 3 (4 cargas por turno/autoclave)) Peso /envase = 0,110 kg Peso salsa/envase = 0,071kg/envase (0,071*14400) Total de envases = 14400u
Total/turno 5100 kg 4,5 h 15,56 m2 55ºC 115,2ºC 75ºC 55ºC 14400kg 768kg 48u 12veces 1584kgkg 1022.4 14400u
3.4.1. Balance energético: CALOR CONSUMIDO
PESO(kg)
Cp(Kcal/kgºC)
U(Kcal/hm2ºC)
Ti(ºC)
Tf(ºC)
Sardina
5100
0,830
-
55
115,2
Envases
1584
0.096
-
55
115,2
1022,4
0,925
55
115,2
768
0,114
-
20
115,2
14400 -
0,115 -
9,60
20 25
115,2 45
Salsa tomate Carros Autoclave Medio ambiente.
Q=mCp*80 kcal
Q =U A t*20 kcal
SUB-TOTAL TOTAL TOTAL(+20 %)
3.5. BALANCE TOTAL La cantidad de energía necesaria para elaborar 300 cajas de anchoveta en salsa de tomate en envases oval de 1lb. Por turno es: OPERACIÓN Cocinado Pasteurizacion Salsa Agotamiento Esterilizado TOTAL
CALOR CONSUMIDO (kcal)
8
IV. ACTIVIDADES: 4.1. Realice el balance de materia en función de la información registrada: Porcentajes de pérdidas de la materia prima en las operaciones de procesamiento para elaborar 100 cajas de caballa en salmuera en función de la materia prima: OPERACIÓN LIMPIEZA DESESCAMADO CORTE CABEZA-COLA
MATERIAL Pescados reventados y materiales extraños Escamas Cabeza y colas
EVISCERADO DRENADO TOTAL
Visceras Caldo de cocinado
PERDIDAS(%) 3 5 25 9 8 50
Especificaciones Técnicas de la conserva de sardina en salsa de tomate en envases oval 1 lb.: PRODUCTO
Caballa salmuera
CONTENID. (g/ENVASE) pescado
salmuera g/envase
320
76
en
MateriaL
Denominacion
Hojalata
1lb. tall
ENVASES DimenSiones mm
Peso g/env.
77,8x119
111
Env.X Caja
DENOMINACION COMERCIAL
48
48/14 onz.
Llenar el siguiente cuadro: ENTRADA(kg)
Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 *
OPERACIÓN Recepción Limpieza Desescamado-Lavado Corte Cabeza-Cola Eviscerado-Lavado Envasado Cocción Drenado Agotamiento Sellado Esterilizado Cantidad de salmuera
SALIDA(kg)
PERDIDAS(kg)
9
4.2. Realice el balance de materia en función de la información registrada: Porcentajes de pérdidas de la materia prima en las operaciones de procesamiento para elaborar 150 cajas de jurel en salmuera en función de la materia prima: OPERACIÓN LIMPIEZA DESESCAMADO CORTE CABEZA-COLA
MATERIAL Pescados reventados y materiales extraños Escamas Cabeza y colas
EVISCERADO DRENADO TOTAL
Visceras Caldo de cocinado
PERDIDAS(%) 3 3 30 9 8 53
Especificaciones Técnicas de la conserva de sardina en salsa de tomate en envases oval 1 lb.: PRODUCTO
Jurel salmuera
CONTENID. (g/ENVASE) pescado
salmuera g/envase
320
76
en
MateriaL
Denominacion
Hojalata
1lb. tall
ENVASES DimenSiones mm 77,8x119
Peso g/env. 111
Env.x Caja 48
DENOMINACION COMERCIAL
48/14 onz.
Llenar el siguiente cuadro:
ENTRADA(kg)
Nº 1 2 3
OPERACIÓN Recepción Limpieza Desescamado-Lavado
4 5 6 7 8 9 10 11
Corte Cabeza-Cola Eviscerado-Lavado Envasado Cocción Drenado Agotamiento Sellado Esterilizado
*
Cantidad de salmuera
SALIDA(kg)
PERDIDAS(kg)
10
4.3. Realice el balance de materia en función de la información registrada: Porcentajes de pérdidas de la materia prima en las operaciones de procesamiento para elaborar 200 cajas de machete en salmuera en función de la materia prima: OPERACIÓN LIMPIEZA DESESCAMADO
MATERIAL Pescados reventados y materiales extraños Escamas
CORTE CABEZA-COLA EVISCERADO DRENADO TOTAL
Cabeza y colas Visceras Caldo de cocinado
PERDIDAS(%) 3 5 30 9 8 55
Especificaciones Técnicas de la conserva de sardina en salsa de tomate en envases oval 1 lb.: PRODUCTO
Machete salmuera
en
CONTENID. (g/ENVASE) pescado
salmuera g/envase
320
76
MateriaL
Denominacion
Hojalata
1lb. tall
ENVASES DimenSiones mm 77,8x119
Peso g/env. 111
Env.x Caja 48
DENOMINACION COMERCIAL
48/14 onz.
Llenar el siguiente cuadro: ENTRADA(kg)
Nº 1 2 3 4 5 6 7
OPERACIÓN Recepción Limpieza Desescamado-Lavado Corte Cabeza-Cola Eviscerado-Lavado Envasado Cocción
8 9 10 11
Drenado Agotamiento Sellado Esterilizado
*
Cantidad de salmuera
SALIDA(kg)
PERDIDAS(kg)
11
4.4. Realice el balance de energía para la operación de esterilización en función de la información registrada.
Datos Peso total de CABALLA Tiempo total operación = 2,5 h Área exterior del autoclave = 15,56 m2 Temperatura inicial sardina= 55ºC Temperatura final= 121,2ºC Temperatura inicial salsa= 55ºC Temperatura inicial latas= 55ºC Peso total autoclave = 1200 kg Peso/carro = 16 kg(4 carros/autoclave) Número de carros/autoclave = 4 Número de autoclaves = 1 Peso /envase = 0,110 kg (48x100= 4800 envases) Peso salsa/envase = 0,071kg/envase (0,071*4800) Total de envases = 4800u
Total 1700kg 2,5 h 15,56 m2 55ºC 121,2ºC 55ºC 55ºC 1200 kg 64 kg 4u 1u 528 kg 340,8 kg 4800u
Llenar el cuadro: CALOR CONSUMIDO Sardina Envases Salsa tomate Carros Autoclave Medio ambiente. SUB-TOTAL
PESO(kg)
Cp(Kcal/kgºC)
U(Kcal/hm2ºC)
Ti(ºC)
Tf(ºC)
-
-
0,830 0.096 0,925 0,114 0,115 -
55 55 55 20 20 25
121,2 121,2 121,2 121,2 121,2 45
9,60
Q=mCp*80 kcal
Q =U A t*20 kcal -
TOTAL TOTAL(+20 %)
12