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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS GRADO EN INGENIERÍA ALIMENTARIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS
Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales
TRABAJO FIN DE GRADO Autor: Alicia González Paredes Tutor: Wendu Tesfaye Yimer
Enero de 2015
ÍNDICE GENERAL OBJETO Y FINALIDAD DEL TRABAJO......................................................9 I. ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN DE PARTIDA... 11 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 12 LEGISLACIÓN................................................................................................ 13 2.1. Legislación General................................................................................... 13 2.2. Legislación específica sobre zumos .......................................................... 15 2.3. Legislación específica sobre alimentos funcionales.................................. 15 3. ESTUDIO DEL SECTOR ............................................................................... 16 4. DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN .......................................................... 25 5. CONCLUSIONES ............................................................................................ 26 5.1. Aspectos positivos ..................................................................................... 26 5.2. Aspectos negativos .................................................................................... 27 5.3. Perspectivas de futuro................................................................................ 27
1. 2.
II. ALTERNATIVAS ESTRATÉGICAS ....................................................... 29 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 30 MATERIA PRIMA: NARANJA..................................................................... 31 2.1. Composición.............................................................................................. 31 2.2. Productos derivados de la naranja ............................................................. 40 2.3. Subproductos ............................................................................................. 42 3. MATERIA PRIMA: SOJA.............................................................................. 44 3.1. Composición.............................................................................................. 44 3.2. Propiedades funcionales de la soja ............................................................ 47 3.3. Productos y subproductos.......................................................................... 49 4. ALTERNATIVAS PRODUCTIVAS: ZUMO DE NARANJA .................... 52 1. 2.
III. INGENIERÍA DEL PROCESO ................................................................. 55 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 56 PROCESO PRODUCTIVO ............................................................................ 57 2.1. Materia prima ............................................................................................ 57 2.2. Resumen de actividades............................................................................. 64 2.3. Proceso productivo .................................................................................... 67 2.4. Balance de materias ................................................................................... 74 3. MAQUINARIA................................................................................................. 76 4. PROGRAMA PRODUCTIVO...................................................................... 100 1. 2.
IV. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ................................................................ 103 1.
INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 104
3
2.
METODOLOGÍA DE DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ............................. 105 2.1. Método S.L.P........................................................................................... 105 2.2. Diagrama de proceso ............................................................................... 108 2.3. Identificación de áreas funcionales.......................................................... 110 2.4. Tabla Relacional de Actividades (Tabla REL)........................................ 112 2.5. Justificación de superficies...................................................................... 115 2.6. Diagrama relacional de actividades (D.R.A.).......................................... 123 2.7. Diagrama relacional de superficies y Boceto Ideal ................................. 126 2.8. Modificaciones y Distribución final ........................................................ 128 2.9. Comparación de superficies iniciales y finales........................................ 132 2.10. Bocetos .................................................................................................... 133
V. ESTUDIO ECONÓMICO ............................................................................ 135 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 136 PAGOS DE LA INVERSIÓN........................................................................ 137 2.1. Inversión .................................................................................................. 137 2.2. Costes anuales ......................................................................................... 137 3. INGRESOS ..................................................................................................... 139 4. FLUJO DE CAJA........................................................................................... 140 4.1. Flujo de caja generado por financiación mixta........................................ 140 4.2. Flujo de caja generado por financiación propia....................................... 142 5. INDICADORES DE RENTABILIDAD ....................................................... 143 5.1. Indicadores de rentabilidad con financiación mixta ................................ 144 5.2. Indicadores de rentabilidad con financiación propia............................... 145 5.3. Conclusiones............................................................................................ 146 1. 2.
DOCUMENTACIÓN EMPLEADA................................................................147
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Consumo europeo de zumos de frutas y néctares en 2013............................... 17 Tabla 2: Consumo mundial de zumos de frutas y néctares en 2013............................... 18 Tabla 3: Consumo español de zumos de frutas y néctares en los últimos cinco años.... 18 Tabla 4: Composición nutritiva de la naranja por cada 100 gramos .............................. 31 Tabla 5: Características de las variedades de naranja más cultivadas en España........... 32 Tabla 6: Composición en aminoácidos de la soja y algunos de sus productos (mg/100g de proteína) ..................................................................................................................... 44 Tabla 7: Composición nutritiva de la leche de soja por cada 100 gramos ..................... 49 Tabla 8: Composición nutritiva del tofu por cada 100 gramos ...................................... 50 Tabla 9: Objetivos de las fases productivas. Zumo de naranja ...................................... 64 Tabla 10: Objetivos de las fases productivas. Zumo de naranja enriquecido con leche de soja.................................................................................................................................. 65 Tabla 11: Características de transportador de rodillos motorizado ................................ 77 Tabla 12: Características de mesa de selección.............................................................. 78 Tabla 13: Características de lavadora de cepillos........................................................... 79 Tabla 14: Características de calibrador de rodillos basculante....................................... 81 Tabla 15: Características de extractor ............................................................................ 83 Tabla 16: Características de finisher .............................................................................. 84 Tabla 17: Características de separadora centrífuga ........................................................ 85 Tabla 18: Características de depósito de corteza fresca ................................................. 86 Tabla 19: Características de tamiz rotatorio ................................................................... 87 Tabla 20: Características de decantador centrífugo........................................................ 88 Tabla 21: Características de depósito de mezcla ............................................................ 89 Tabla 22: Características de tanque desaireador............................................................. 90 Tabla 23: Características de intercambiador de calor..................................................... 92 Tabla 24: Características de depósito para mezcla y enriquecimiento........................... 93 Tabla 25: Características de tanque de almacenamiento de leche de soja...................... 93 Tabla 26: Características de envasadora......................................................................... 94 Tabla 27: Características de empaquetadora .................................................................. 95 Tabla 28: Características de paletizadora ....................................................................... 96 Tabla 29: Características de cámara de almacenado ...................................................... 98 Tabla 30: Cuadro resumen de maquinaria...................................................................... 99 Tabla 31: Calendario de producción............................................................................. 101 Tabla 32: Leyenda diagrama del proceso productivo................................................... 108 Tabla 33: Código de proximidades............................................................................... 112 Tabla 34: Justificación de los valores de proximidad................................................... 113 Tabla 35: Tabla Relacional de Actividades (Tabla REL)............................................. 114 Tabla 36: Leyenda de Diagrama Relacional de Actividades........................................ 122 5
Tabla 37: Leyenda de Diagrama Relacional de Actividades........................................ 124 Tabla 38: Tabla comparativa de superficies iniciales y finales .................................... 132 Tabla 39: Resumen de inversión .................................................................................. 137 Tabla 40: Resumen de costes ordinarios ...................................................................... 138 Tabla 41: Cuadro resumen de estructura de flujos de caja con financiación mixta ..... 141 Tabla 42: Cuadro resumen de estructura de flujos de caja con financiación propia .... 142 Tabla 43: VAN con financiación mixta........................................................................ 144 Tabla 44: VAN con financiación propia....................................................................... 145
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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Consumo de los países de la Unión Europea .................................................. 17 Figura 2. Preferencias de envases de zumos de frutas y néctares .................................. 20 Figura 3. Preferencias de sabores de zumos de frutas y néctares ................................... 21 Figura 4. Evolución del consumo de zumos de frutas y néctares en la UE (1989-2019)22 Figura 5. Principales componentes de la semilla de soja ............................................... 44 Figura 6. Naranjas de la variedad Navel......................................................................... 59 Figura 7. Naranjas de la variedad Salustiana.................................................................. 60 Figura 8. Naranjas de la variedad Sanguinas.................................................................. 62 Figura 9. Diagrama del proceso productivo ................................................................... 66 Figura 10. Transportador de rodillos .............................................................................. 77 Figura 11. Mesa de selección de rodillos ....................................................................... 78 Figura 12. Lavadora de cepillos ..................................................................................... 79 Figura 13. Calibrador de rodillos basculantes ................................................................ 81 Figura 14. Extractor con sistema in-line......................................................................... 83 Figura 15. Finisher.......................................................................................................... 84 Figura 16. Separadora centrífuga ................................................................................... 85 Figura 17. Tamiz rotatorio.............................................................................................. 87 Figura 18. Decantador centrífugo................................................................................... 88 Figura 19. Depósito de mezcla ....................................................................................... 89 Figura 20. Tanque desaireador ....................................................................................... 90 Figura 21. Intercambiador de calor ................................................................................ 92 Figura 22. Depósito de mezcla y enriquecimiento ......................................................... 93 Figura 23. Envasadora modelo A3/Flex ......................................................................... 95 Figura 24. Empaquetadora modelo JWA-600 ................................................................ 96 Figura 25. Paletizadora ................................................................................................... 96 Figura 26. Proceso de la distribución en planta (Método S.L.P.)................................. 106 Figura 27. Diagrama de proceso de zumo de naranja enriquecido con leche de soja .. 109 Figura 28. Norma de espacio de R. Muther.................................................................. 116 Figura 29. Diagrama de relaciones “A”........................................................................ 125 Figura 30. Diagrama de relaciones “A+E”................................................................... 125 Figura 31. Diagrama de relaciones “A+E+I” ............................................................... 125 Figura 32. Diagrama Relacional de Actividades .......................................................... 126 Figura 33. Diagrama Relacional de Superficies (DRS)................................................ 126 Figura 34. Boceto Inicial Distribución en planta.......................................................... 127 Figura 35. Primera modificación Distribución en planta ............................................. 128
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Figura 36. Segunda modificación Distribución en planta ............................................ 129 Figura 37. Tercera modificación Distribución en planta.............................................. 130 Figura 38. Boceto final Distribución en planta (Método S.L.P.) ................................. 131 Figura 39. Curva de VAN con financiación mixta....................................................... 144 Figura 40. Curva de VAN con financiación propia...................................................... 145
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
OBJETO Y FINALIDAD DEL TRABAJO El objeto de este trabajo es realizar una línea de elaboración de zumo de naranja enriquecido con leche de soja.
Para ello, se ha realizado un estudio sectorial en el que se reflejan las últimas tendencias en el mercado. Además, se realiza un análisis de las alternativas productivas con el fin de decidir el producto y subproductos a elaborar y la producción final. Con todo esto se desarrolla el proceso productivo para finalmente obtenerse la distribución en planta de la línea.
Capacidad: Se procesan 50.500 kg de naranjas al día, siendo la producción diaria de zumo de naranja de 23.520 l/día, 214 l/día de aceite esencial y 25.127 kg/día de corteza fresca. Además, se importa leche de soja, mezclándose diariamente 1.500 litros con el zumo de naranja. Por lo tanto, la producción final de zumo de naranja enriquecido con leche de soja es de 25.000 litros diarios.
Finalidad: La finalidad del trabajo es diseñar una línea de elaboración capaz de sacar al mercado un producto de calidad, que cubra la demanda existente de forma satisfactoria y que aproveche los subproductos con el fin de minimizar los residuos de la industria, con la consiguiente disminución del impacto ambiental y además conseguir un aumento en los beneficios de la producción.
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I. ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN DE PARTIDA
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1. INTRODUCCIÓN En el presente bloque: “Análisis y Diagnóstico de la Situación de Partida”, se incluye un estudio del sector de zumos de frutas sobre los aspectos más importantes relacionados con el consumo y el comercio, así como un análisis de los aspectos positivos y negativos. También se realiza un diagnóstico de la situación del sector, donde se destacan las perspectivas de futuro, que servirán de apoyo para la elección del producto que se va a elaborar.
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2. LEGISLACIÓN 2.1. Legislación General
•
Código Alimentario Español publicado por Real Decreto 2484/67, de 21 de
septiembre y su entrada en vigor por Decreto 2519/74, de 9 de agosto (“BOE” num. 220, de 13 de septiembre; corrección de errores en “BOE” num. 242, de 9 de octubre).
Es un estudio técnico sanitario sobre las condiciones que han de reunir los alimentos destinados al consumo humano (es el cuerpo orgánico de normas básicas y sistematizadas relativas a estos productos), este fue encargado por la Organización Mundial de la Salud, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación y la Comisión de Industrias Agrícolas y Alimentarias a los distintos gobiernos, en lo que se refiere a España, se creó por Orden de 29 de marzo de 1960, una subcomisión de expertos con el fin de redactar un proyecto de código alimentario español.
•
Real Decreto 773/1997, de 30 de mayo, sobre disposiciones mínimas de
seguridad relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual.
El presente Real Decreto establece, en el marco de la Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales, las disposiciones mínimas de seguridad y de salud para la elección, utilización por los trabajadores y mantenimiento de los equipos de protección individual.
•
Real Decreto 1215/1997, de 18 de julio.
Se establecen las disposiciones de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ •
Real Decreto 202/2000, de 11 de febrero, por el que se establece la norma
relativa a los manipuladores de alimentos (“BOE” 283 de 25 de noviembre).
El presente Real Decreto establece las normas generales de higiene de los manipuladores de alimentos, las responsabilidades de las empresas y las modalidades para la verificación de la observancia de dichas normas.
•
Real Decreto 212/1992, de 6 de marzo. Norma general de etiquetado,
presentación y publicidad de los productos alimenticios.
La presente Norma se aplicará al etiquetado de los productos alimenticios destinados a ser entregados sin posterior transformación al consumidor final, así como a los aspectos relativos a su presentación y a la publicidad que se hace de ellos y que en esta Norma se regulan.
Se aplicará también a los productos alimenticios destinados a ser entregados a los restaurantes, hospitales, cantinas y otras colectividades similares.
•
Norma de etiquetado sobre propiedades nutritivas de los productos
alimenticios.
La presente Norma regula lo referente al etiquetado sobre propiedades nutritivas de los productos alimenticios listos para su entrega al consumidor final. También se aplicará a los productos alimenticios destinados a restaurantes, hospitales, comedores y otras colectividades similares. El etiquetado sobre propiedades nutritivas será obligado cuando en la etiqueta, la presentación o la publicidad figure la mención de que el producto posee propiedades nutritivas.
•
Libro Blanco sobre Seguridad Alimentaria de la UE.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 2.2. Legislación específica sobre zumos
•
Real Decreto 1050/2003, de 1 de agosto (BOE del 2), por el que se aprueba
la Reglamentación Técnico-Sanitaria de zumos de frutas y otros productos similares destinados a la alimentación humana. Real Decreto 462/2011, de 1 de abril (BOE del 9), por el que se modifica el Real Decreto 1050/2003.
•
Directiva 2001/112/CE del Consejo, de 20 de diciembre de 2001, relativa a
los zumos de frutas y otros productos similares destinados a la alimentación humana. Directiva 2009/106/CE de la Comisión, de 14 de agosto de 2009, por la que se modifica la directiva 2001/112/CE del Consejo.
Deroga la Directiva 93/77/CE del Consejo, de 21 de septiembre de 1993, relativa a los zumos de frutas y otros productos similares, que tuvo por objeto la codificación de la Directiva 75/726/CE sobre el mismo asunto.
•
Real Decreto 781/2013, de 11 de octubre, por el que se establecen normas
relativas a la elaboración, composición, etiquetado, presentación y publicidad de los zumos de frutas y otros productos similares destinados a la alimentación humana.
2.3. Legislación específica sobre alimentos funcionales
•
Real Decreto 1907/1996 que regula la publicidad y promoción comercial de
productos, actividades o servicios con prendida finalidad sanitaria.
•
Reglamento 258/97/CE del Parlamento y del Consejo sobre nuevos
alimentos y nuevos ingredientes alimentarios.
•
Documento de Trabajo de la Dirección General de Salud y Protección del
Consumidor sobre alegaciones nutricionales y funcionales.
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3. ESTUDIO DEL SECTOR La industria de los zumos y néctares en España tiene un peso importante en el conjunto del sector agroalimentario de nuestro país, tanto en lo que se refiere a la parte de producción o envasado como a la comercialización de producto. Durante el año 2013 en España se han consumido 985,3 millones de litros de zumos y néctares, un 5,7% menos que en 2012. Además, se han exportado casi 725.000 toneladas por un valor aproximadamente de 670 millones de euros, datos que la convierten en una economía tractora de muchos sectores, especialmente productos agrícolas, sobre todo las frutas y hortalizas.
Según el Real Decreto 781/2013 se define el zumo de frutas como “El producto susceptible de fermentación, pero no fermentado, obtenido a partir de las partes comestibles de frutas sanas y maduras, frescas o conservadas por refrigeración o congelación, de una o varias especies mezcladas, que posea el color, el aroma y el sabor característicos del zumo de la fruta de la que procede”.
El mercado español de zumos y néctares durante 2013 fue de 985,3 millones de litros, según el informe anual sobre los zumos y néctares en Europa de la European Fruit Juice Association (AIJN, 2014). Este volumen situaría a nuestro país, con casi un 10% del mercado total europeo de zumos y néctares, por detrás de Alemania (con 2.486,05 millones de litros), Francia (1.620,22 millones de litros) o Reino Unido (1.277 millones de litros) pero por encima de Italia (725,62 millones de litros), Suecia u Holanda (236,34/467,5 millones de litros). El consumo total de zumos y néctares en la Unión Europea se situó en 10.017,35 millones de litros en 2013, un 4,2% menos que en 2012. Más del 70% del consumo de zumo y néctares en la Unión Europea se produce solamente en cinco mercados. Alemania encabeza el ranking de clasificación con un cuarto del total, seguido de Francia, Reino Unido, España e Italia, representando juntos el 46%. Todo ello se puede observar en la Figura 1 y en la Tabla 1.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
Figura 1. Consumo de los países de la Unión Europea Fuente: Asozumos
Tabla 1: Consumo europeo de zumos de frutas y néctares en 2013
PAÍS
VOLUMEN (Millones de Litros)
Alemania
2.486
Francia
1.620
Reino Unido
1.277
ESPAÑA
985
Italia
726
Otros
2.923
TOTAL
10.017
Fuente: Elaboración propia a partir del informe anual de AIJN
En cuanto al consumo anual per cápita, los españoles se colocan en una posición muy relevante dentro de Europa, con 20,8 litros en 2013. La media de la Unión Europea es de 19,63 litros anuales per cápita. España se situó en 2013 por detrás de Alemania (30,65 litros por habitante), pero por encima del Reino Unido (con 20,14 litros) y próximos al nivel de los países escandinavos o muy desarrollados (Suecia y Holanda 24/28 litros).
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ En el ámbito mundial, el mercado global de zumos de frutas y néctares comenzó a tomar impulso nuevamente en 2013, registrando un aumento de alrededor del 1%, consumiéndose 38,9 mil millones de litros. Este aumento es debido principalmente al incremento de la renta y del consumo de las clases medias en los países en desarrollo. En la Tabla 2 se muestran los volúmenes de consumo mundiales.
Tabla 2: Consumo mundial de zumos de frutas y néctares en 2013
REGIÓN
VOLUMEN (Millones de Litros)
América del Norte
9.742
Europa Occidental
9.163
Asia-Pacífico
8.151
Europa Oriental
4.921
África y Oriente Medio
3.514
Latinoamérica
3.490
TOTAL
38.980
EU 28
10.017
Fuente: Elaboración propia a partir del informe anual de AIJN
Durante los últimos cinco años, la industria del zumo ha experimentado un descenso interanual, afectado por la crisis económica, particularmente el segmento correspondiente a los zumos refrigerados. En la Tabla 3 se muestra el consumo de zumos de frutas que ha habido en los últimos cinco años en España, viéndose un claro decrecimiento año tras año.
Tabla 3: Consumo español de zumos de frutas y néctares en los últimos cinco años
TOTAL ZUMOS DE FRUTAS Y NÉCTARES EN ESPAÑA VOLUMEN (Millones de 2009 2010 2011 2012 2013 Litros) 1.109 1.097 1.068 1.046 985 TOTAL TOTAL ZUMOS DE FRUTAS 100% 529 512 481 444 394 TOTAL Marca 287 282 256 233 216 propia Marca de 242 229 225 211 178 distribución Fuente: Elaboración propia a partir del informe anual de AIJN
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% Cambio -4,27% -11,3% -7,18% -15,9%
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ El mercado español de zumos y néctares cuenta en la actualidad con alrededor de 50 empresas, entre los que figuran algunas filiales de importantes operadores multinacionales, como son Danone, Nestlé y Schweppes. De hecho, 10 grupos producen casi el 75% del total, mientras que el 25% restante está repartido entre otras 30 empresas.
En cuanto a las marcas de los distribuidores, representan el 58,42% del consumo en toda la categoría, teniendo presencia en casi todos los subsegmentos (zumo ambiente o refrigerado, néctar, directo o procedente de concentrado). Esto es debido a las recientes fusiones, que han dado lugar a grupos de mayor dimensión, las constantes aperturas de nuevos establecimientos y la creación de una imagen de marca claramente identificable por parte de varias importantes cadenas de distribución, otorgando a sus productos un mayor peso dentro de su negocio.
En los últimos años se han realizado importantes fusiones empresariales que han creado grupos de mayor dimensión, capaces de competir en un mercado en el que la presentación constante de nuevas ofertas constituye un requisito básico para la supervivencia de las empresas.
Hay que destacar una tendencia clave para el sector de los zumos que es su apuesta por la calidad. Es destacable que el consumo de zumos refrigerados y de los No Procedentes de Concentrado (NFC) se ha incrementado en relación con los zumos a temperatura ambiente y a los procedentes de concentrado. Muchos consumidores parecen estar dispuestos a pagar por “lo natural” y la funcionalidad del zumo, teniendo presente su salud. Además, los descuentos y descensos de precios en muchos mercados han minimizado el diferencial de entre el producto refrigerado y el de ambiente, lo cual ha alentado a los consumidores para consumir zumos refrigerados y NFC. También la demanda creciente de la calidad sobre la cantidad incita a muchos fabricantes a invertir dinero en el desarrollo de zumos funcionales y con mayor valor añadido o refrigerados destinados a grupos de consumidores específicos.
Por este motivo todas las empresas han lanzado, y continuarán haciéndolo, distintas líneas de productos como alternativa a los más tradicionales: gamas enriquecidas (con calcio, vitaminas, hierro, fósforo, etc.), zumos refrigerados o recién 19
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ exprimidos son solo una muestra de las tendencias hacia las que apuntan estos grupos. Además se están incorporando nuevos envases y en diferentes formatos que se adaptan mejor a las necesidades de los consumidores, al igual que se elaboran zumos de nuevos sabores y mezcla de variedades. En la Figura 2 se observan las preferencias de los consumidores españoles sobre los envases de los zumos de frutas y néctares.
Envases preferidos 7,0%
0,0%
14,2%
Cartón Plástico Cristal Otros
78,8% Figura 2. Preferencias de envases de zumos de frutas y néctares Fuente: Elaboración propia a partir del informe anual de AIJN
En cuanto a los sabores preferidos por los europeos, la naranja sigue siendo líder (38,8%), seguida de los combinados de frutas (19%) y en tercer lugar se encuentra la manzana (14,9%). Ya a mayor distancia se encuentra la piña (3,6%) y el melocotón (3,5%), aunque cada país tiene unas preferencias distintas en este aspecto, ya que el melocotón y la piña están incluidos en el top cinco de sabores debido principalmente a su importancia en el mercado español. Los sabores preferidos por los españoles están representados en la Figura 3, donde se observa que la naranja también está en primer lugar.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
Sabores preferidos Naranja
13,0% 29,2%
3,7%
Piña Melocotón Mezcla de sabores Manzana
16,5% 19,6%
18,0%
Otros
Figura 3. Preferencias de sabores de zumos de frutas y néctares Fuente: Elaboración propia a partir del informe anual de AIJN
Estos nuevos productos, de mayor calidad y mayor valor añadido, han ganado terreno en los últimos años. También han ganado importancia las bebidas funcionales con base de zumo, en los últimos años han aparecido productos enriquecidos y fortificados con vitaminas y minerales, bebidas prebióticas con fibra y alimentos que reducen los niveles de colesterol gracias a su contenido en bebida de soja. Por ello, los nuevos productos de la mayoría de los fabricantes son de este tipo.
Además de su capacidad de innovación, las empresas más poderosas del sector tienen una gran capacidad de inversión publicitaria, que resulta fundamental para garantizar las ventas en el sector, ya que existe una fuerte competencia. En los últimos años han aumentado mucho las inversiones en publicidad.
La mayoría de los lanzamientos se producen en las fechas cercanas a los meses de verano, que es cuando más actividad registra el sector, así que los meses de junio a septiembre absorben el 50% del total de la inversión publicitaria anual.
La apertura de nuevas plantas de producción es otro de los indicadores de la fuerte dinámica empresarial del sector. La mayor parte de los nuevos proyectos que se están incorporando en el sector tienen como eje principal la elaboración de zumo de naranja.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Además bastantes empresas hortofrutícolas han apostado por la instalación de plantas para transformar en zumos parte de su producción y así diversificar su negocio.
Las empresas del sector de zumos no se dedican en exclusividad a este sector, y la gran mayoría diversifican su producción con la elaboración de vinos sobre todo. Estas empresas no tienen gran cantidad de trabajadores, la mayoría tienen empleo fijo y tiene empleo eventual para situaciones de mayor producción.
En general podemos afirmar que estamos ante una industria concentrada en manos del capital multinacional, innovadora, con gran capacidad de inversión y con grandes oportunidades de negocio.
A pesar de todo esto, las previsiones para 2014 en Europa no son demasiado satisfactorias y se prevé una disminución de alrededor del 2,9% del mercado de zumos de la Unión Europea, caída que continuará en años posteriores hasta estabilizarse de nuevo en 2018, después de haber pasado todo este período de crisis. En la Figura 4 se puede observar la trayectoria que ha seguido el consumo de zumos de frutas y néctares desde 1989 y la que se prevé que tendrá hasta 2019.
Figura 4. Evolución del consumo de zumos de frutas y néctares en la UE (1989-2019) Fuente: Informe anual de AIJN
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ En cuanto a las exportaciones, el sector de los zumos y los néctares españoles mantiene una fuerte presencia en el mercado exterior. Así lo revelan los últimos datos relativos a 2013 que indican que las exportaciones se sitúan en 724.650 toneladas, lo que ha reportado un valor económico de 668,12 millones de euros, casi un 39% más respecto al año 2007, cuando representaba 480,86 millones de euros. Una subida que fue especialmente fuerte entre los años 2011 y 2012 cuando el incremento de las exportaciones en volumen fue del 5% debido a la estabilidad y disminución de precios durante el primer periodo de la crisis, comprendido entre 2007 y 2010.
Estas dos variables no se han repetido en 2013 y han provocado que el valor de las ventas en el exterior haya bajado un 2,47% debido a la caída del 11% que ha sufrido el volumen de las exportaciones españolas en el último año.
Aun así, España continúa representado una parte relevante dentro del mercado exterior de productos agroalimentarios pese al estancamiento que se ha producido en las exportaciones durante 2013.
Por sabores, el zumo de naranja con un volumen de 245.660 toneladas es el sabor más vendido en el exterior, seguido del de uva, con un total de 168.550 toneladas, y el de otras frutas, con 96.700 toneladas.
Sin embargo, se destaca que el zumo de uva representa el mayor valor del mercado con 217,44 millones de euros, por delante del de naranja que supone 171,68 millones de euros. De esta manera, en total, ambos sabores representan el 58% del valor total del sector en el mercado exterior. En concreto, el de uva supone un 32% del valor y el de naranja un 26%.
Asimismo, la venta al exterior del zumo de otros cítricos (limón fundamentalmente) ha aumentado un total de 85,75% en los últimos seis años hasta alcanzar las 95.000 toneladas. Este sabor ha crecido en valor un 139,2% desde el 2007 hasta el 2013.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Por países, el conjunto de la Unión Europea representa el 78% de las exportaciones españolas de zumos de frutas. En concreto, Francia es el principal destino de los zumos españoles representando más del 33% de las exportaciones españolas de zumos, lo que supone un reporte económico de 223,21 millones de euros en 2013, un 2,78% más que el año anterior.
En segundo lugar se sitúa Reino Unido, quien compra el 14% de los zumos de frutas españoles, lo que ha supuesto un valor de 92,52 millones de euros en 2013, un 104,36% más que en 2007, lo que significa que el país ha duplicado sus importaciones en los últimos seis años debido principalmente a la exportación de zumo de naranja no procedente de concentrado (NFC).
En cuanto a los principales países exportadores mundiales, según los datos de 2012 (los últimos datos que se han podido conseguir), el comercio exterior español de los zumos de frutas representa un 5 o 6% del comercio mundial, por detrás de países como Brasil, con aproximadamente un 16%; Holanda, con un 10%; China, con un 9%; y Bélgica y Estados Unidos, ambos con un 8%. En este sentido, el zumo de uva español es el sabor más significativo con una porción de un tercio del comercio total mundial.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
4. DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN A nivel internacional, dos países son los que dominan el mercado de producción de zumo de naranja: Estados Unidos y Brasil, produciendo el 90% de zumo concentrado mundial. En esos dos países, solo dos regiones; Florida, en EEUU y Sao Paulo, en Brasil, suponen el 40% de la producción mundial de naranjas.
La Unión Europea en su conjunto es deficitaria en fruta, fundamentalmente naranja transformada en zumo, frutas tropicales y manzanas. En el tema de la industrialización de cítricos, y especialmente por su volumen en el del zumo de naranja, hay que considerar que la producción europea nunca podrá competir con el zumo concentrado producido a partir de plantaciones especializadas de Brasil o Florida. Por el contrario, aparece ahora un interesante segmento de mercado de zumo fresco refrigerado de calidad, donde la producción comunitaria tiene ventajas objetivas en términos de suministro, transporte y distribución.
Por último, en España el sector de zumos ha experimentado grandes avances en los últimos años, debido a cambios en la sociedad y a la aparición de nuevas estrategias de producción y comercialización, que han revitalizado un sector que estaba estancado.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
5. CONCLUSIONES 5.1. Aspectos positivos En los últimos años se ha producido un cambio en los hábitos en el consumo de alimentos. El consumidor tiende a ocupar menos tiempo en la realización de las comidas y compra productos preparados pero demanda que sean productos “sanos”, “naturales” y “multifuncionales” que aporten beneficios extra al producto en sí.
Además, como consecuencia de la preocupación por la salud surgen los zumos como producto alternativo a las bebidas alcohólicas, ya que no tiene alcohol y es sustitutivo de las bebidas refrescantes, debido a que no contiene carbónico.
La nueva imagen de los productos los posiciona en una imagen de salud (zumos enriquecidos con vitaminas, zumos frescos, etc.), a diferencia del pasado.
En el sector aparecen continuamente nuevos formatos y sabores que revitalizan el consumo y hace que la actual estrategia de crecimiento del sector se fundamente en el desarrollo y lanzamiento de nuevos productos.
Otro aspecto positivo para el sector es el elevado crecimiento de los zumos frescos, los cuales tienen un gran valor añadido y una alta calidad, similar al zumo natural, y están encaminados a las necesidades de la vida moderna, producto natural, listo para tomar sin realizar ningún tipo de preparación.
También ha crecido el sector de los zumos enriquecidos, especialmente en el caso de los zumos con soja. Son productos que además del valor nutritivo de los zumos de frutas, aportan notables beneficios para la salud.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 5.2. Aspectos negativos Los zumos no son productos de primera necesidad, por eso no es prioritario frente a otros productos alimentarios a los que se dan mayor importancia.
En los últimos años se han realizado multitud de lanzamientos de nuevos productos, por tanto cada vez es más difícil innovar en el sector de zumos.
Las bebidas alcohólicas y los refrescos con gas y sin gas acaparan parte del mercado de los zumos de frutas.
5.3. Perspectivas de futuro Actualmente el sector de los zumos de frutas está en decadencia aunque con un decrecimiento menor que en años anteriores. A pesar de eso se apuesta por este sector, ya que continúan apareciendo nuevos productos.
Las empresas tenderán cada vez más a diversificar su producción dentro de los zumos de frutas y hortalizas y además hacia otros sectores, como el de vino y bebidas refrescantes.
Los zumos que se prevé que aumentarán en el mercado son los zumos refrigerados y los recién exprimidos, sobre todo de naranja. También aumentarán los productos funcionales con base de zumo de frutas, debido a que el consumidor está más preocupado por la salud y por tener una alimentación sana y equilibrada.
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II. ALTERNATIVAS ESTRATÉGICAS
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1. INTRODUCCIÓN Según EUFIC (European Food Information Council), el concepto de alimento funcional es el siguiente: “un alimento funcional es aquel que le confiere al consumidor una determinada propiedad beneficiosa para su salud, independientemente de sus propiedades puramente nutritivas”. Así, zumos enriquecidos con vitamina C, productos lácteos fortificados con ácidos grasos omega 3 o yogures bio con cereales son ejemplos de lo que se denominan alimentos funcionales.
En los últimos años ha aumentado la demanda de este tipo de productos, apareciendo en el mercado gran variedad de ellos. Esto es debido a los beneficios para la salud que confieren las sustancias que ellos contienen.
Con objeto de diseñar un proceso productivo acorde con las características de la materia prima disponible y con la finalidad de obtener productos y subproductos acordes con la demanda actual del consumidor y de las industrias receptoras de subproductos, se lleva a cabo este estudio, donde se definirán las alternativas existentes tanto para los productos como para los subproductos y finalmente se elegirá el producto o productos a elaborar y los subproductos derivados de ese proceso productivo.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
2. MATERIA PRIMA: NARANJA 2.1. Composición Con objeto de establecer los condicionantes del proceso productivo a definir se realiza una revisión de la composición nutritiva de la naranja, que puede observarse en la Tabla 4. Tabla 4: Composición nutritiva de la naranja por cada 100 gramos
Cada 100 gr. de alimento
Unidad
Naranja
Agua
gr.
86,75
Proteínas
gr.
0,94
Calorías
kcal.
47,00
Hidratos de carbono
gr.
11,75
Grasas
gr.
0,12
Cenizas
gr.
0,44
Total fibra dietética
gr.
2,4
Calcio
mg.
40,00
Sodio
mg.
0,00
Fósforo
mg.
14,00
Hierro
mg.
0,10
Potasio
mg.
181,00
Magnesio
mg.
10,00
Zinc
mg.
0,07
Cobre
mg.
0,045
Vitamina C
mg.
53,20
Fuente: Elaboración propia a partir de varias páginas web
También se realiza un análisis de las características industriales de las naranjas, centrándose en las variedades de uso industrial, cultivadas en España y cuya zona de producción se extiende por Levante y sur de la Península. En la Tabla 5 se observan las características más relevantes de las naranjas más cultivadas en España.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Tabla 5: Características de las variedades de naranja más cultivadas en España
VARIABLE Washington Navel Diámetro 7,30 (cm) 7,07 Altura (cm)
7,00
7,70
6,30
Valencia Late 6,83
7,40
7,90
5,90
6,79
6,50
Navelate
Navelina Salustiana
Doble Fina 6,20
Peso medio Fruto (g) Zumo (%)
192,11
178,10
209,70
117,30
152,51
123,80
47,65
52,00
51,60
48,90
50,74
47,10
Pulpa (%)
6,64
5,20
4,50
4,90
2,59
5,10
Fuente: Elaboración propia a partir de varias páginas web
De esta tabla se obtiene que la media del peso medio de las naranjas es de 162,25 gramos.
A continuación se detalla la composición de la naranja por grupos de componentes más importantes:
Azúcares o hidratos de carbono: Es el componente más abundante en el zumo de naranja y es el responsable del dulzor del zumo. Representan el 75-80% de los sólidos solubles de los zumos. Los hidratos de carbono que contienen las naranjas son los responsables de la mayor parte del aporte energético del zumo, que supone una energía bruta de 440 kcal/kg.
Los principales azúcares presentes en el zumo son: sacarosa (49-59%), glucosa (20-25%) y fructosa (20-25%) y mantienen una relación 2:1:1 (Curl y Veldhuis. 1948), proporción variable con las condiciones climáticas, variedad y zona de cultivo.
Otros carbohidratos minoritarios son: pectinas (desarrollada más adelante), hemicelulosa, celulosa, maltosa, maltotriosa, etc.
Los hidratos de carbono no son un componente funcional del zumo de naranja.
Ácidos: Los ácidos orgánicos pueden ser considerados como los componentes más característicos de los zumos cítricos. 32
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ En el zumo de naranja el ácido cítrico representa el constituyente más importante de su fracción ácida, junto a cantidades más limitadas de ácido málico. La concentración en ácido cítrico depende del origen, clima, variedad y grado de madurez de las naranjas.
Otros
ácidos
presentes
son:
succínico,
oxálico,
tartárico,
isocítrico,
galacturónico, fosfórico, masónico, benzoico, láctico, adípico, aconítico y ácidos carboxílicos.
Tampoco se ha determinado que los ácidos orgánicos de la naranja sean un componente funcional.
Vitaminas: Uno de los componentes más importantes del zumo de naranja es el ácido ascórbico o vitamina C. Su elevada proporción en las naranjas es superior a la existente en la mayoría de los alimentos. Su contenido varía en función de la orientación e insolación del árbol, madurez (disminuye al madurar), suelo, fertilización, etc.
La mayor parte del ácido ascórbico se encuentra en la corteza y el zumo solo contiene un 25 a 30% del total. Por este motivo de las cortezas se puede obtener líquidos de prensado como fuentes de vitamina C.
Otras vitaminas existentes en el zumo de naranja son: vitamina A, ácido fólico, tiamina (vitamina Bi), vitamina B2, etc.
La vitamina C forma parte de muchos alimentos diseñados como funcionales, como es el caso de los zumos y los néctares. La principal característica funcional de la vitamina C es su poder antioxidante, que sirve para proteger los sistemas enzimáticos del cuerpo humano al reducir compuestos oxidantes. Por otro lado, se ha sugerido que la vitamina C podría tener un papel protector frente al desarrollo de distintos tipos de cáncer (Padayatty S, Katz A, 2003).
Se recomienda el consumo de alimentos funcionales que contengan ácido fólico, ya que pueden evitar padecer depresión, patologías cardíacas y neuronales o cáncer. 33
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ La forma activa de la vitamina B1 o tiamina, el pirofosfato de tiamina, mejora el funcionamiento del sistema nervioso.
Composición mineral: Los constituyentes inorgánicos mayoritarios (macroelementos) son: potasio, sodio, magnesio, calcio, fósforo y hierro, y los minoritarios (microelementos) son: zinc, manganeso y boro. Además, existe una fracción aniónica compuesta por sulfatos, cloruros y nitratos.
Pueden variar en función de la naturaleza del terreno, abonado, variedad, portainjerto, localización geográfica, período de maduración, clima, época de recolección, etc.
La composición mineral es mayor en la pulpa que en el zumo filtrado o suero.
La determinación de las cenizas del zumo sirve para detectar adulteraciones.
El consumo de calcio previene la osteoporosis y protege contra el cáncer de colon y recto. Además, su deficiencia provoca graves trastornos en el organismo, como deformaciones óseas y raquitismo o hipertensión (Mahan, K. Escote S., 1996).
El fósforo y el calcio deben mantener un equilibrio preciso en sangre y, por tanto también en la alimentación, para que los huesos se formen y se mantengan en buen estado y no se provoquen problemas de osteoporosis.
La deficiencia de magnesio puede producir trastornos en el organismo como es el caso de temblores, espasmos musculares, náuseas o vómitos, e incluso anorexia.
El hierro es el elemento traza más abundante del organismo y participa en procesos tan importantes como el transporte respiratorio de oxígeno y CO2, reacciones de óxido-reducción celulares, síntesis de neurotransmisores, etc. Además junto con la vitamina C forma complejos que facilitan su absorción por el organismo.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ El zinc participa en varias funciones del sistema de defensa antioxidante. También estabiliza membranas, por lo que su deficiencia podría ocasionar daños en estas estructuras.
Compuestos nitrogenados: Constituyen uno de los grupos de componentes más característicos y representan del 5 al 10% de los sólidos totales del zumo.
Del nitrógeno total la mayor parte corresponde al nitrógeno de aminoácidos (3070%), pero también existe nitrógeno inorgánico amoniacal (hasta un 7%), proteínas y bases nitrogenadas (aminas).
El contenido en nitrógeno amoniacal de los zumos aumenta en proporción al grado de madurez de los frutos o con almacenamientos largos o a temperaturas elevadas. También varía con el clima, variedad, campaña, etc.
El contenido en nitrógeno de aminoácidos aumenta proporcionalmente con el grado de madurez y con la presión aplicada durante la extracción. Además influye la variedad, zona geográfica de procedencia y tecnología empleada.
Pectinas: Son uno de los principales constituyentes de la pared celular vegetal. Se usan industrialmente por sus propiedades espesantes y gelificantes y como aditivo no nocivo para la alimentación.
Existen tres grupos de sustancias pécticas: 1. Protopectinas. 2. Ácidos pectínicos (pectinas). 3. Ácidos pécticos.
En las naranjas el contenido en pectina es más elevado en las cortezas, membranas, corazón y semillas, que en el zumo. No obstante, pese a la cantidad relativamente limitada en que se encuentra en el zumo, realiza funciones importantes en
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ el zumo: contribuye a la formación de turbidez, manteniendo en suspensión finísimas partículas de pulpa, a la vez que le proporciona viscosidad o consistencia.
Para proteger las pectinas, es necesario inactivar los enzimas pécticos, que son: pectinesterasa (la más importante), protopectinasa, pectinliasa y poligalacturonasa.
La corteza en un subproducto de la obtención de zumo y de aceites esenciales, que contiene una elevada proporción de pectina y se utiliza para la elaboración de pectina.
Su contenido varía en función de la variedad, zona, grado de madurez, etc.
Materias colorantes: - Carotenos: es uno de los grupos de pigmentos naturales más importantes existentes en la naturaleza. Son precursores de la vitamina A en los animales.
De color a la corteza y al zumo, atributo importante para definir la calidad.
Los carotenoides más importantes en el zumo de naranja son: a, P y C, caroteno, a-criptoxantina, P-criptoxantina, luteína, zeaxantina, anteraxantina y violaxantina.
El contenido en carotenoides del zumo depende de su contenido en pulpa, ya que se fijan sobre ella.
Son más abundantes en la corteza que en el zumo (en el flavedo está aproximadamente el 70% del total). Las xantofilas constituyen el 70% de los carotenoides presentes en la corteza. Su contenido varía en función del grado de madurez, variedad, etc.
Las xantofilas son derivados oxigenados de los carotenoides, que incluyen a la zeaxantina, cantaxantina, criptoxantina y astaxantina, algunas de las cuales se han mencionado antes. Sobre sus posibles beneficios para la salud, la criptoxantina podría tener un efecto para los tejidos vaginal, uterino y cervical (Collins, 2008).
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ - Antocianos: El contenido es modificado por la variedad y confieren a las naranjas sanguinas su color rojo característico, aunque se degradan fácilmente, virando el color hacia la tonalidad marrón y modificando las propiedades organolépticas, lo que hace que no se industrialicen estas variedades.
Son muy sensibles y sufren una degradación rápida, pudiéndose mejorar con pasteurización mediante microondas y adición de ácido tartárico y glutatión.
Limonoides: Los más importantes son: limonina, nomilina y obacunona, y son responsables del sabor amargo de las naranjas. Se encuentran en los tejidos, excluidas las celdillas del zumo y son insolubles en agua.
El sabor amargo es desagradable y persistente en el paladar, esto hace que en los zumos elaborados con naranjas Navel sea necesario hacer un desamarrado para su industrialización.
Los limonoides son un grupo de triterpenos relacionados químicamente que se encuentran en la naranja, pomelo, limón y lima y se han relacionado con la inhibición de tumores en pulmón y piel.
Polifenoles: Los zumos de naranja contienen un amplio grupo de estos compuestos, que incluyen polifenoles flavonoides y cumarinas (polifenoles no flavonoides).
Flavonoides: Poseen sabor amargo suave, que tiende a desaparecer en el paladar. Los tres tipos de polifenoles flavonoides presentes en los cítricos son: flavononas, flaconas y antocianinas.
Las flavononas son predominantes y se localizan principalmente en albedo y membranas, quedando un 10-20% en el zumo. Los flavonoides más importantes de la naranja son: hesperidina (contribuye a la formación de la turbidez), naringina, neohesperidina y poncirina. 37
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ La hesperidina se encuentra en mayor proporción en el albedo y corazón y luego en el flavedo, membranas y pulpa, siendo menor en el zumo. Tiene varias aplicaciones: •
Detección de la adición a los zumos de pulpa lavada y extractos de cortezas.
•
Detección de mezclas de zumos.
•
Aplicaciones médicas, debido a sus acciones fisiológicas: mejora la
hipertensión, facilita la circulación sanguínea, etc. •
Edulcorante artificial, no calórico.
Los flavonoides, los compuestos fenólicos más importantes, son colorantes naturales que presentan alta acción antioxidante y están presentes en muchos vegetales, entre ellos la naranja. Estos compuestos presentan actividad antiinflamatoria, diurética, protectora de capilares y de las arterias y potencian la acción de la vitamina C (Hertog, 1995).
A continuación se presentan algunos de los flavonoides más representativos: o Rutina: Se encuentra en la naranja, grosella y alforfón y, junto con la vitamina C, ayuda a prevenir glaucomas, pues disminuye la presión intraocular. Es necesaria para el buen funcionamiento de los capilares y de las arterias. o Naringina: Este flavonoides podemos encontrarlo en diversas frutas, como es el caso del pomelo y la naranja. La naringina, junto con la vitamina C, actúa de forma favorable sobre la pared de las arterias y fluidificando la sangre. o Hesperidina y diosmina: Se encuentran en la corteza y en la pulpa de la naranja y el limón, donde potencian la acción de la vitamina C. Además son protectores capilares, previniendo edemas y trombosis. o Antocianinas: Son pigmentos vegetales que otorgan un color rojo o morado en a algunos frutos como las uvas, fresas, granadas o naranjas. Estos compuestos actúan como antioxidantes y reductores del nivel de colesterol en el hígado, cardioprotectores, tonificantes de la circulación venosa, regeneran los pigmentos de la retina, etc.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Aromas: Es uno de los atributos de calidad más importantes del zumo de naranja.
La fracción volátil del zumo de naranja está constituida por un gran número de compuestos químicos diferentes (hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos y esteres) presentes en diversas partes del fruto, que se reúnen en el zumo durante su extracción. La parte del fruto más importante en el aporte cuantitativo de componentes es la corteza.
En la elaboración de zumos reconstituidos a partir de zumos concentrados de naranja es necesario realizar una recuperación y concentración de los aromas en el proceso de concentración para que posteriormente sean añadidos en el momento de la reconstitución y así la percepción organoléptica sea parecida a la del zumo fresco.
Lípidos: No tienen importancia desde el punto de vista de su valor nutritivo, por su escasa proporción en el zumo, pero sí tienen un papel importante en la alteración organoléptica de los zumos durante su almacenamiento. La mayor proporción de lípidos de la naranja se encuentra en las semillas y en menor proporción en la corteza y zumo.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 2.2. Productos derivados de la naranja La naranja es una fruta de la cual se pueden obtener, además del zumo que es el producto principal, gran cantidad de subproductos a los que se pueden dar diversos usos.
En función del procesado que se de a la fruta, se obtendrán unos productos u otros y derivado de este proceso se obtendrán en cada caso una serie de subproductos diferentes, de los que se obtendrán beneficios extras a la elaboración de zumo.
A continuación aparece la definición de los posibles productos que se pueden obtener a partir de la naranja:
Zumo de naranja Producto procedente del endocarpio de la naranja, susceptible de fermentación, pero no fermentado, obtenido a partir de frutas sanas y maduras, frescas o conservadas por el frío, que posea el color, aroma y el sabor característicos de los zumos de la fruta de la que procede.
Se le puede reincorporar al zumo el aroma, la pulpa y las células que haya perdido durante la extracción.
Zumo de naranja concentrado Producto obtenido a partir del zumo de naranja por eliminación física de una parte determinada del agua. Cuando el producto esté destinado al consumo directo, dicha eliminación será de al menos un 50%.
Zumo de naranja a base de concentrado: producto obtenido incorporando al zumo de naranja concentrado el agua extraída al zumo en el proceso de concentración y restituyendo los aromas, y en su caso, la pulpa y las células perdidos del zumo pero recuperados en el proceso de producción del zumo de naranja.
El agua añadida deberá presentar las características adecuadas, especialmente desde el punto de vista químico, microbiológico y organoléptico, con el fin de garantizar las propiedades esenciales del zumo. 40
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ El producto así obtenido deberá presentar características organolépticas y analíticas por lo menos equivalentes a las del tipo medio de zumo obtenido de naranjas de la misma especie.
Zumo deshidratado / en polvo Producto obtenido a partir de zumo de naranjas de una o varias especies por eliminación física de la práctica totalidad del agua.
Néctar de naranja Producto susceptible de fermentación, pero no fermentado, obtenido por la adición de agua y de azúcares o miel al zumo de naranja, zumo de naranja concentrado, al zumo de naranja a base de concentrado, al puré de frutas o a una mezcla de estos productos. La adición de azúcares o miel se autoriza en una cantidad no superior al 20% del peso total del producto acabado.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 2.3. Subproductos A continuación se enumeran todos los posibles subproductos que se pueden obtener y se detallan sus posibles usos:
Pulpa Residuo sólido de la industria. Para la producción industrial de pectinas y fibra alimentaria las principales materias primas son la pulpa de cítricos y de manzana. Es un subproducto con varios usos: es un valioso producto dietético, además es de gran utilidad en la industria cárnica y en la de pastelería y bollería ya que tiene una alta capacidad de absorción de agua y grasa. Luego la pulpa despectinizada se suele emplear como alimento del ganado.
Corteza (albedo y flavedo) Se usa fundamentalmente como pienso de vacuno en forma de corteza prensada, corteza deshidratada o gránulos o pelets compactos.
Pero además del flavedo se extraen: productos esenciales (usado para aromatizar), terpenos (tiene numerosos usos en la industria química), pectina (para la industria de la pectina), azúcares (se usa en la elaboración industrial de bebidas), hesperidina (uso en la industria farmacéutica), naringina (se utiliza para acentuar el sabor amargo de diversas bebidas y como materia prima para la obtención de edulcorantes artificiales) y pigmentos naturales. La corteza, las pepitas y otros residuos contienen abundantes flavonoides, que se podían extraer y purificar para su uso en nuevos productos funcionales.
También nos encontramos con otros usos alimentarios para la corteza: para la elaboración de mermeladas, extractos de corteza como bases para bebidas y raspaduras de cortezas para la elaboración de popurrís, cortezas confitadas o mermelada. La corteza de los cítricos, en concreto el albedo, es una de las principales materias primas para la producción de pectina para la elaboración de mermeladas, jaleas y conservas.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Aceites esenciales Los aceites esenciales de la corteza se fabrican como subproducto de todas las industrias de cítricos: naranjas, pomelo, limones y limas. Los aceites se encuentran en glándulas del flavedo de la fruta.
El aceite se extrae por abrasión, saliendo éste por su propia presión y fluyendo como una emulsión acuosa.
Estos aceites contienen el aroma y el sabor característico del zumo fresco. Se emplean para restaurar el sabor y la calidad de los zumos concentrados.
Pigmentos Los pigmentos son compuestos que se localizan en la vesícula de zumo y en la corteza exterior. La cantidad de pigmentos de los cítricos es distinta según la variedad, madurez, variaciones estacionales e incluso la región de cultivo. Los pigmentos carotenoides son importantes desde el punto de vista nutritivo por su actividad nutritiva.
Licor de prensado Solución que se desprende en el prensado de la corteza triturada y alcalinizada. Tiene varios usos: como ingrediente para la elaboración de alimentos para animales, para producir alcohol combustible y lo más frecuente es que se concentre en forma de melaza de cítricos.
Melaza de cítricos Se utiliza como suplemento alimenticio en alimentos para animales.
Alcohol combustible Tiene como materia prima el licor de prensado de la corteza y la melaza de cítricos reconstituida. Sus usos son: -
Residuo de destilación concentrado: para alimentación animal como suplemento de alto contenido proteico.
-
Alcohol: como combustible directo o mezclado con gasolina.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
3. MATERIA PRIMA: SOJA 3.1. Composición La soja es una excelente fuente de proteínas de buena calidad, que puede compararse satisfactoriamente con otros alimentos proteicos. La soja también es una buena fuente de calcio, hierro, cinc, fosfato, magnesio, vitaminas B y folatos. En la Figura 5 se pueden ver los principales componentes de la semilla de soja.
Figura 5: Principales componentes de la semilla de soja Fuente: http://www.monografias.com/soja-su-evolucion-argentina.shtml
Proteínas de la soja La soja es una fuente de proteínas de alta digestibilidad (92-100%) y con una calidad equivalente a las proteínas animales. La proteína de la soja contiene todos los aminoácidos esenciales y aunque es relativamente baja en metionina, es una buena fuente de lisina. Es adecuada para niños y adultos y proporciona una fuente alternativa de proteínas para quienes son alérgicos a ciertos alimentos como la leche de vaca y los huevos. Sin embargo, algunas personas pueden ser alérgicas a la soja. En la Tabla 6 se puede ver la composición en aminoácidos de la soja y algunos de sus productos.
Tabla 6: Composición en aminoácidos de la soja y algunos de sus productos (mg/100g de proteína)
Aminoácido
Semilla
Harina
Concentrados
Proteínas de soja aisladas
Isoleucina
35
46
8
49
46
48
Leucina
79
78
79
82
79
83
44
Leche de soja
Tofu
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Aminoácido
Semilla
Harina
Concentrados
Proteínas de soja aisladas
Lisina
62
64
64
64
60
61
21
26
28
26
16
14
87
88
89
92
80
83
Treonina
41
39
45
38
40
40
Triptófano
n/a
14
16
14
n/a
n/a
Valina
37
46
50
50
48
49
MetioninaCisteína Fenilalanina -Tirosina
Leche de soja
Tofu
Fuente: Elaboración propia a partir de varias páginas web
La proteína de soja también reduce el nivel de colesterol sanguíneo, así como el riesgo de las enfermedades de corazón. Los ingredientes de la proteína de soja son también bajos en grasa y no contienen colesterol y por tanto pueden ser útiles para reducir la ingesta de grasa. Además, es grasa poliinsaturada que se cree que ayuda a reducir el riesgo de enfermedades cardíacas (Obendorf, 1992).
Al igual que otros alimentos de origen vegetal, las semillas de soja contienen proteínas, llamadas inhibidores de la proteasa, que pueden afectar de forma adversa a la absorción de nutrientes. Sin embargo, los inhibidores de la proteasa se destruyen por el calor y no tienen valor nutritivo. En contraste con esto, se ha demostrado que algunos inhibidores de la proteasa actúan como agentes anticancerígenos.
Isoflavonas Las proteínas de la soja son también una importante fuente de los compuestos biológicamente activos, llamados isoflavonas, que, junto con la proteína de soja, desempeñan un importante papel en la prevención de las enfermedades del corazón.
Las isoflavonas también pueden tener un papel preventivo frente a algunos cánceres y pueden ser útiles en el tratamiento de enfermedades renales y diabetes. También existen evidencias de que las isoflavonas pueden ayudar a reducir el riesgo de osteoporosis así como aliviar los síntomas de la menopausia en algunas mujeres (Hauser, 2008). 45
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Aceite El aceite de soja es rico en ácidos grasos poliinsaturados y no contiene colesterol. Además, contiene altas cantidades de ácido linoleico y linolénico que son esenciales para el crecimiento y el desarrollo humano y pueden prevenir enfermedades del corazón. La soja también contiene lecitina y fitosteroles que reducen los niveles de colesterol en sangre (Nwar, 1985).
Carbohidratos y fibra La soja contiene carbohidratos solubles e insolubles. La fracción soluble contiene oligosacáridos que contribuyen al sabor característico de algunos productos de soja y pueden causar problemas digestivos. No obstante, los oligosacáridos están empezando a tener importancia como ingredientes pre-bióticos nuevos que pueden ser beneficiosos para la digestión al incrementar el número de bifidobacterias en el intestino. Los carbohidratos insolubles de la soja (la fibra de soja) tienen también propiedades beneficiosas y se ha demostrado que reducen los niveles de colesterol en sangre y, en los pacientes diabéticos, los niveles de glucosa en sangre (Kawamura, 1967). La fibra de soja puede ayudar también a los pacientes con cáncer de colon.
Vitaminas y minerales También tiene vitaminas y minerales. La soja es una buena fuente de fosfatos, magnesio, cobre, vitaminas B y folatos. También es rica en calcio, hierro y cinc. El hierro de todas las legumbres tiene una absorción reducida y por eso su valor como fuente de hierro está limitado, sin embargo, la biodisponibilidad del calcio y del cinc en los alimentos de soja es relativamente buena. Cuando se ingiere soja como parte de una dieta variada el status mineral no es un problema (Matthews, 1975).
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 3.2. Propiedades funcionales de la soja Las dietas ricas en soja están asociadas con la prevención de ciertas enfermedades tales como el cáncer de mama, de próstata, de pulmón y de colon, osteoporosis, enfermedades cardíacas y hasta para los síntomas de la menopausia. Los beneficios reales de la soja son la cantidad de fitonutrientes que contiene, especialmente los fitoestrógenos, que son un compuesto encontrado en las plantas que incluyen sustancias como las isoflavonas, cumestanos y lignanos, cuya estructura es muy similar a la de los estrógenos. Es por eso que los fitoestrógenos, en determinadas circunstancias, pueden actuar como nuestros propios estrógenos.
En los alimentos de soja otra arma contra el cáncer es la angiogénesis, que es un proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos.
El cuerpo humano depende de muchas vitaminas y minerales para que actúen como antioxidantes, pero las isoflavonas de la soja, especialmente la genisteina y la daidzeina tienen propiedades antioxidantes. Los porotos de soja, además de isoflavonas, contienen saponinas que son encontradas en distintos vegetales y legumbres. Estas saponinas tienen varios beneficios para la salud, la prevención de determinados cánceres y la limitación de la absorción del colesterol.
A continuación se enumeran algunos de los principales beneficios que aporta la soja al organismo humano:
Reducción del colesterol Gran cantidad de estudios, a nivel nacional e internacional, hablan de las bondades de la soja para bajar los índices de colesterol en sangre, especialmente en pacientes de altos niveles del mismo. Debido a esto es que “Food and Drug Administration” de los EE.UU. (Departamento de Alimentos y Medicamentos) autorizó a incluir en los productos que “25 gramos de proteínas de soja diaria ayudan a disminuir el colesterol en un 30% en días dentro de una dieta baja en grasas y colesterol”
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Cáncer de colon, de próstata, de pulmón y de mamas Estudios de distintas Universidades, fundaciones, investigadores privados y oficiales a nivel mundial, demuestran sin lugar a dudas que la ingesta de soja en todas sus modalidades tiene efectos beneficiosos en el control y/o prevención de estos cánceres (Zhang Y, Li Q y Chen H. Carcinogenesis (2013).
Fracturas de cadera Las fracturas de caderas son uno de los principales efectos de la osteoporosis en las mujeres mayores en EE.UU. Estudios demuestran que la soja ayuda a retener la masa ósea.
Antioxidante Los alimentos de soja contienen antioxidantes, los cuales protegen a las células del daño causado por los radicales libres. A estos radicales se los responsabiliza por la iniciación de diferentes clases de formas de cánceres al igual que del envejecimiento. Además se cree que la oxidación del LDL o colesterol malo promueve la formación de placas o depósitos en las arterias (Vida Nutrilite, 2007).
Enfermedades del riñón Como las proteínas de la soja son más fáciles de procesar que las de origen animal, podría frenar o prevenir las enfermedades renales en personas con daño en los riñones.
Enfermedades coronarias Gran parte de estos beneficios reside en la propiedad de la soja de disminuir los niveles de colesterol sanguíneo (Obendorf, 1992).
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 3.3. Productos y subproductos En este apartado se enumeran los productos y subproductos posibles que se obtienen a partir de la soja:
La “leche” o bebida de soja La “leche” o bebida de soja es un ingrediente alimentario con alto contenido en proteína, bajo en grasa y sin colesterol que puede encontrarse en forma líquida, concentrada o deshidratada. Actualmente, las técnicas de procesado han mejorado y permiten eliminar la mayor parte del sabor a “vaina/legumbre”. Al igual que otros ingredientes proteicos, la leche de soja se puede utilizar como constituyente principal de un alimento o para reemplazar ingredientes tradicionales, como son la leche de vaca o los huevos. También se puede usar como punto de partida para la elaboración de yogures de soja y postres congelados de soja. Y actualmente, debido a las propiedades nutracéuticas de la soja, se emplea en la producción de alimentos funcionales.
En la Tabla 7, se observa la composición en nutrientes de la leche de soja. Tabla 7: Composición nutritiva de la leche de soja por cada 100 gramos
Cada 100 gr. de alimento
Unidad
Leche de soja
Agua
gr.
88,60
Proteínas
gr.
4,40
Calorías
kcal.
52,00
Carbohidratos
gr.
3,80
Carbohidratos fibra
gr.
-
Grasas
gr.
2,50
Cenizas
gr.
0,62
Total fibra dietética
gr.
-
Insolubles
gr.
-
Solubles en agua
gr.
-
Calcio
mg.
18,50
Sodio
mg.
2,50
Fósforo
mg.
60,30
Hierro
mg.
4,50
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Cada 100 gr. de alimento
Unidad
Leche de soja
Potasio
mg.
0,24
Magnesio
mg.
0,63
Zinc
mg.
0,90
Cobre
mg.
0,25
Fuente: Elaboración propia a partir de varias páginas web
Tofu El tofu, o queso cuajado de la leche de soja, es un alimento de enorme valor nutritivo, con un alto contenido en proteínas, minerales y otros nutrientes importantes.
El tofu bien compacto aporta un 11% de proteínas de óptima calidad y fácil asimilación. El organismo aprovecha aproximadamente un 65% de las proteínas del tofu. Es muy rico en vitaminas y minerales y, sobre todo, en calcio. También contiene hierro, fósforo, sodio, potasio y vitaminas del grupo A, B y E.
En la Tabla 8 se puede ver la composición del tofu.
Tabla 8: Composición nutritiva del tofu por cada 100 gramos
Composición del tofu por cada 100 gr. Proteínas
13,7%
Hidratos de Carbono
2,8%
Grasas
9%
Agua
73%
Fibra
0,3%
Cenizas
1,2%
Calcio
159 mg.
Sodio
7 mg.
Fósforo
109 mg.
Hierro
2,5 mg.
Vitamina B1
0,02 mg.
Vitamina B2
0,02 mg.
Vitamina B3
0,5 mg.
Fuente: Elaboración propia a partir de varias páginas web
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Okara El okara es la pulpa de la soja que queda después de producir la leche de soja, el tofu o tras obtener los aislados de proteína de soja. Este ingrediente de alto valor nutritivo se utiliza principalmente en la alimentación de animales aunque se puede usar también como fibra o ingrediente proteico en salsas, alimentos cocidos y productos cárnicos.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
4. ALTERNATIVAS PRODUCTIVAS: ZUMO DE NARANJA Productos De las alternativas productivas nombradas en el apartado 2.2., la que ha sido seleccionada es la de zumo de naranja. Los motivos son los siguientes:
Dentro del mercado de zumos es uno de los segmentos que ha evolucionado más positivamente en los últimos años y sus perspectivas de futuro son muy buenas debido a que cada vez más los consumidores demandan productos de mayor calidad.
Además, aparece ahora un interesante segmento de mercado de zumo fresco refrigerado de calidad, donde la producción comunitaria tiene ventajas objetivas en términos de suministro, transporte y distribución.
El consumo de productos como néctares, zumo concentrado, zumo reconstituido, etc. se encuentra estancado frente a otros productos innovadores como los zumos enriquecidos, frescos y refrigerados. Estos nuevos productos, de mayor calidad y mayor valor añadido, han ganado terreno en los últimos años, sobre todo los zumos refrigerados y las bebidas funcionales con base de zumo.
Los productos funcionales, además del valor nutritivo, aportan grandes beneficios a la salud. Por ello, se ha decidido que el zumo de naranja que se va a producir se enriquezca con leche de soja, para lo cual, además de la línea de producción de zumo, se tendrá que realizar la importación de leche de soja.
Para añadir la leche de soja al zumo de naranja, se verterán los dos productos en un tanque de mezcla, donde se homogeneizará y de donde saldrá el producto final a la zona de envasado.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Subproductos Los subproductos generados dependen de la industria de cítricos de que se trate y dentro de la industria de zumos del proceso productivo elegido. De forma que para la elección de las alternativas de subproductos solo se va a tener en cuenta los subproductos que normalmente se generan y aprovechan en la industria de zumos.
La alternativa de subproductos que tenemos, independientemente del proceso productivo, son: A.S.1. Corteza fresca A.S.2. Pienso (corteza y pulpa fresca) A.S.3. Melaza de cítricos A.S.4. Aceites esenciales A.S.5. Pulpa congelada A.S.6. Zumo procedente del lavado de la pulpa A.S.7. Pulpa lavada A.S.8. Pectina A.S.9. Residuos sólidos (pepitas, materiales de desecho…)
Estos subproductos se han definido en el apartado 2.3. Los subproductos que se van a obtener en este caso son la corteza fresca y los aceites esenciales, ya que son los subproductos más fáciles de obtener y con un mayor valor añadido.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
III. INGENIERÍA DEL PROCESO
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
1. INTRODUCCIÓN En el bloque II: “Alternativas estratégicas” se ha seleccionado la alternativa productiva de zumo de naranja enriquecido con leche de soja cuya producción se va a desarrollar en el presente bloque.
Para el zumo de naranja nos encontramos con diferentes posibilidades de comercialización: pasteurizado, esterilizado, enriquecido o refrigerado y se ha elegido éste último ya que es uno de los segmentos del sector de los zumos con mayores perspectivas de futuro. Además, al enriquecerlo con leche de soja aumenta su valor nutricional y, por tanto, el valor añadido del producto final, que se considerará un alimento funcional o nutracéutico.
En el presente capítulo se describen todas las fases productivas para obtener zumo de naranja refrigerado y para el enriquecimiento con leche de soja; se seleccionará la maquinaria que mejor se adapte a las necesidades del proceso.
Además, derivado del proceso se obtienen subproductos, ya seleccionados en el bloque II: aceite esencial y corteza fresca de la producción de zumo de naranja, que serán comercializados con el fin de obtener un mayor beneficio de la producción de zumo de naranja refrigerado y minimizar los residuos sólidos y líquidos de la industria.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
2. PROCESO PRODUCTIVO 2.1. Materia prima Naranja El producto transformado (el zumo) dependerá de la calidad de la materia prima. Se obtendrá un producto de calidad con una materia prima de alta calidad. Los cítricos deberán reunir una serie de condiciones para la transformación: •
Buen estado, sanos y limpios
•
No presentar señales de podredumbre
•
Grado de madurez, sólidos solubles (grados Brix) y tanto por cien de zumo
correctos
El control de calidad de la fábrica podrá certificar la calidad de la materia prima, y queda a cargo de la dirección el derecho de rechazar o aceptar las partidas.
El agricultor cobrará no solo por la cantidad, sino también por la calidad. Será quien realice la recolección en el momento más adecuado, ya que el contenido en azúcares aumenta durante la maduración, con lo que aumenta el extracto seco, repercutiendo favorablemente en el zumo.
En cuanto a las cubiertas de la materia prima, es necesario que se encuentren en buen estado, ya que de ellas se extraen los aceites esenciales, que poseen un alto valor en el mercado, y porque las zonas dañadas pueden contener sustancias indeseables, lo que puede perjudicar la elaboración de un producto de alta calidad.
Variedades de naranja más cultivadas en España Existen tres grupos de naranjas, que a su vez se subdividen en diferentes variedades:
•
Grupo Navel:
Las variedades de este grupo se caracterizan porque sus flores dan lugar a un segundo fruto, incluido en el principal, que exteriormente recuerda a un ombligo, lo que da nombre al grupo.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ El principal destino del grupo Navel es el consumo en fresco y una pequeña parte a industrialización debido a que el contenido en zumo no es elevado y la presencia de limonina da lugar a un sabor amargo.
Algunas de las variedades de este grupo son:
Washington Navel Recolección: Principios de Diciembre hasta principios de Marzo. Esta variedad se introdujo en España desde la Granja Agrícola de Burjassot (Comunidad Valenciana) en 1910 y se extendió por toda la zona de naranjas.
El fruto es de tamaño mediano a grande, con colores naranja intenso, esférico o ligeramente ovalado, con ombligo de tamaño variable, pudiendo estar completamente cerrado en el fruto o más o menos saliente. Su piel es gruesa y pela con facilidad. La pulpa es de textura firme, fundente y dulce con adecuada acidez.
Navelate Recolección: Mediados de Enero y finales de Marzo. Se originó por mutación espontánea de la Washington Navel, detectada en 1948 en Vinaroz (Castellón).
El fruto es de tamaño mediano a grande, con forma alargada. La piel es gruesa, consistente y se pela con alguna dificultad. Su color es naranja pálido y el ombligo es poco visible al exterior. La pulpa es de textura firme, con buen rendimiento para el zumo y no tiene semillas. Su calidad es extraordinaria.
Navelina Recolección: Es una variedad precoz, que puede empezar a recolectarse desde finales de septiembre hasta la segunda quincena de enero.
Su origen no es bien conocido, aunque probablemente apareció en California por mutación espontánea. El fruto es grande y de excelente calidad para el consumo fresco.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Tiene una forma redondeada o ligeramente ovalada, no tiene semillas y la pulpa es muy jugosa. La piel es de un color naranja intenso y tiene el ombligo un poco prominente.
Figura 6: Naranjas de la variedad Navel Fuente: http://www.tollupol.es/
•
Grupo blancas:
A escala mundial llegó a ser el grupo de más interés comercial. En España ha sido durante muchos años el grupo en el que se asentaba la producción citrícola, no solo por su demanda para su consumo en fresco, sino por sus posibilidades de industrialización en la fábrica de zumos. Característica de este grupo es la ausencia de ombligo en sus frutos y presentan, en general, alternancia en la cosecha.
Se destacan dos variedades dentro de este grupo:
Salustiana Recolección: Desde mediados de diciembre hasta finales de marzo.
Se originó por mutación espontánea en un naranjo de la variedad común, en la provincia de Valencia.
El fruto es de tamaño mediano a grande, ligeramente achatada, prácticamente sin semillas y de piel fina. Tiene un elevado contenido en zumo de sabor dulce, lo que le hace ser una variedad ideal tanto para mesa como para la industria. 59
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Dentro del grupo Blancas es la variedad que actualmente presenta mayor interés comercial.
Valencia Late Recolección: Es una variedad tardía que se recolecta a partir de finales de marzo hasta mediados de junio.
Probablemente se originó en Portugal, pero fue introducida en España en la primera mitad del siglo XX. Su producción fue en aumento hasta que en la campaña 1977-78 se convirtió en la variedad tardía más utilizada.
El fruto es de tamaño mediano a grande, de forma esférica o ligeramente alargada. La piel es delgada y lisa, o a veces algo granulosa. El zumo tiene buen aroma y es ligeramente ácido, con buenas características para la industria.
Figura 7: Naranjas de la variedad Salustiana Fuente: http://www.tollupol.es/
•
Grupo Sanguinas:
Este grupo posee una serie de variedades que se encuentran en fase de regresión, ya que su producción con los años está descendiendo rápidamente, siendo la Comunidad Valenciana la productora de casi todo el volumen nacional.
Sus variedades más características son:
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Doble fina Recolección: A partir de enero. Sus frutos presentan cierta tendencia al desprendimiento.
Su origen es desconocido. El árbol tiene buen vigor y desarrollo.
El fruto es de mediano tamaño con adecuado contenido en zumo. Prácticamente sin semillas.
Es una variedad muy productiva aunque con escaso interés comercial. No obstante, con objeto de poder atender cierta demanda en determinados mercados, puede estar indicada en algunas zonas tradicionales de cultivo de naranjas sanguina, donde se producen frutos de excelente calidad.
Entrefina También se le conoce con el nombre de Inglesa. Se originó por mutación espontánea de Doble Fina en Castellón.
Es una variedad semejante a la Doble Fina de la que fundamentalmente se diferencia en que el fruto tiene la corteza menos lisa y una mayor adherencia al pedúnculo.
Las consideraciones sobre la conveniencia de su cultivo son análogas a las de la Doble Fina.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
Figura 8: Naranjas de la variedad Sanguinas Fuente: http://www.tollupol.es/
Soja. La soja (Glycine max) es una legumbre de la familia de las papilionáceas, a la que pertenecen plantas como la judía o el guisante. La soja es una planta anual de hasta 1 metro de altura; tallos erectos cubiertos con una espesa pilosidad de color marrón; hojas alternas trifoliadas, con foliolos ovales y pedúnculos cortos; flores grandes blancas, rosas o púrpuras; el fruto es una vaina pilosa que crece en grupos de 3-5, cada vaina tiene 3-8 cm de longitud y usualmente contiene de 2 a 4 semillas de entre 5 y 11 mm de diámetro. Procede de la especie Glycine ussrensis que crece silvestre en China.
La soja tiene su origen en el sudeste asiático. Hay indicios de su existencia en China desde hace más de 5.000 años y su uso alimentario en dicho país está documentado desde el año 2.800 A.C. (Hymowitz, 1970). Dado que las regiones orientales prohibieron el consumo de carne, la soja se impuso desde el principio como un cultivo imprescindible para suministrar las proteínas que no podían adquirir de la carne. Fue llevada a Europa en el siglo XVIII y a Estados Unidos a principios del siglo XIX. Allí fue donde el cultivo de la soja adquirió mayor importancia en occidente.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Los principales países productores de soja en el mundo son: Estados Unidos, Brasil, Argentina y China.
Existen muchas variedades cultivadas de soja, que se clasifican en grupos teniendo en cuenta la duración de su ciclo vital. Se clasifican por grupos de maduración.
Algunas de las especies más cultivadas son: Amsoy Beeson Williams Cutler Kent Kingsoy Gallarda Las variedades de soja cultivadas en el mundo se calculan en más de 400, mientras que las líneas disponibles superan las 10.000. La relativa facilidad con que pueden crearse variedades de soja explica su utilización en mejora genética, para la búsqueda de tipos adaptados a los ambientes específicos de cultivo y resistentes a plagas y enfermedades.
La soja se utilizó y se sigue utilizando en Oriente como alimento, bien como una legumbre más o a través de alguno de sus derivados (tofu, leche de soja, brotes de soja, etc.). Todos estos productos se están extendiendo cada vez más por otros países del mundo. En occidente el uso de esta leguminosa se centra fundamentalmente en la producción de piensos para ganado, en la elaboración de aceites comestibles o lubricantes industriales, en grasas vegetales tanto para la alimentación en forma de margarinas como para la industria, pinturas u otros derivados industriales.
La leche de soja se obtiene de las semillas de la misma, mediante un proceso similar al de la obtención de la horchata de chufa. La semilla se tritura y se macera en agua, después se calienta para inhibir determinadas enzimas del vegetal, para posteriormente prensar y filtrar la pasta de soja obtenida.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 2.2. Resumen de actividades En la Tabla 9 se incluyen las principales actividades del proceso productivo de fabricación de zumo de naranja y en la Tabla 10 las actividades de la producción de zumo de naranja enriquecido con leche de soja.
Tabla 9: Objetivos de las fases productivas. Zumo de naranja
PROCESO PRODUCTIVO DE ZUMO DE NARANJA FASE
OBJETIVO Recibir las materias primas en las condiciones adecuadas para evitar cualquier daño y realizar una prelimpieza para eliminar tallos, hojas, etc. Eliminar las naranjas en mal estado, además de tallos o rabillos. Eliminar todas las materias extrañas que puedan contaminar al zumo y los aceites esenciales. Dividir la fruta según su tamaño para asegurar que el extractor funcione correctamente. Extraer el zumo de la pulpa de la naranja y separar las cortezas y el aceite esencial. Separar las turbideces, pulpa, residuos y semillas y alcanzar un contenido de pulpa en el zumo del 10% en volumen. Obtener un producto homogéneo durante todo el año. Disminuir el oxígeno del zumo y así minimizar la degradación de la vitamina C y la oxidación del zumo. Estabilizar la materia opaca del zumo mediante la desactivación de las pectinasas naturales presentes en el mismo y aumentar la vida útil del producto. Obtener aceite esencial a partir de la emulsión agua/aceite que sale del extractor y comercializarlo como subproducto. Almacenar los restos sólidos (cortezas, pulpa y pepitas) en un depósito en espera de su comercialización a fábricas de pienso.
Recepción
Selección Lavado
Clasificación por tamaño Extracción Clarificación Corrección y mezcla Desaireación
Tratamiento de la conservación
Sistema de recuperación del aceite en frío
Almacenamiento de la corteza fresca
Fuente: Elaboración propia
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Tabla 10: Objetivos de las fases productivas. Zumo de naranja enriquecido con leche de soja
PROCESO PRODUCTIVO DEL ZUMO ENRIQUECIDO FASE
OBJETIVO
Mezcla
Se incorpora al zumo la leche de soja. Introducir el zumo enriquecido en envases asépticos para su comercialización. Mantener refrigerado el producto hasta su expedición.
Envasado Almacenamiento final
Fuente: Elaboración propia
En la Figura 9 se muestra el diagrama del proceso productivo de la línea de obtención de zumo de naranja enriquecido con leche de soja.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
Recepción de la naranja Selección Lavado Clasificación por tamaño Agua + Aceite
Sistema recuperación de aceite en frío
ACEITE ESENCIAL
Extracción
Corteza + Pulpa
Clarificación Depósito residuos Corrección y Mezcla Desaireación
CORTEZA FRESCA
Tratamiento conservación
ZUMO DE NARANJA Envasado
LECHE DE SOJA
Almacenamiento
ZUMO DE NARANJA ENRIQUECIDO CON LECHE DE SOJA
Figura 9. Diagrama del proceso productivo Fuente: Elaboración propia a partir de varias fuentes
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 2.3. Proceso productivo Proceso productivo del zumo de naranja y sus subproductos Recepción de materias primas El objetivo de esta fase es recepcionar las materias primas en las condiciones adecuadas para evitar cualquier daño, realizar una prelimpieza de la fruta para eliminar tallos u hojas, eliminar las naranjas en mal estado y mantener y almacenar la fruta en las condiciones adecuadas para que llegue en buen estado al procesado.
El transporte de las naranjas hasta la fábrica se realiza a granel en camiones y en casos excepcionales en cajas. La fruta cae por la rampa de descarga posterior del camión a una tolva previa al transportador de rodillos que conduce las naranjas al interior de la planta. A la llegada de los camiones se hace una toma de muestras para comprobar el rendimiento en zumo, el contenido en sólidos solubles, los grados Brix y la acidez.
Al área de recepción también llega la leche de soja en cantidad suficiente para cubrir las necesidades semanales.
Selección En esta fase se desechan las naranjas que no son adecuadas y se quitan los tallos o rabillos que han pasado por el transportador de rodillos. Se realiza en una mesa de selección en la que los operarios se sitúan sobre los estribos laterales. Su misión es inspeccionar visualmente la fruta y separar manualmente las calidades conforme a criterios establecidos.
Una vez realizada la selección la fruta en óptimas condiciones pasa a una etapa de lavado.
Lavado El lavado de la fruta se realiza con el fin de eliminar todas las materias extrañas que puedan contaminar al zumo y los aceites esenciales. La fruta entra en la lavadora y pasa por debajo de unos aspersores, que aplican productos limpiadores a la fruta. 67
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ La fruta circula sobre unos cepillos giratorios que limpian suavemente la superficie eliminando el polvo y cualquier otra sustancia extraña. Posteriormente la lavadora descarga la fruta en el calibrador.
Calibrado (Clasificación por tamaño) El calibrado de la fruta se hace necesario debido a la sensibilidad que presentan los extractores al diámetro de la fruta para su correcto funcionamiento.
Con el calibrador se consigue aumentar la producción sin aumentar sus dimensiones con respecto a los demás. En los canales de calibrado, unos rodillos ajustables verticalmente adecuan el calibrado al tamaño de las naranjas.
Extracción Esta fase tiene por objeto extraer el zumo de la pulpa de la naranja. La extracción condiciona otras fases anteriores y posteriores, como la estandarización o la generación de subproductos, que tendrán tratamientos diferentes en función del sistema de extracción.
Tras el calibrado, se lleva la fruta a las cintas de alimentación de los extractores. Esta cinta dispone de difusores ajustables. Las cintas están en pendiente, para que la fruta caiga por gravedad y alimente a los extractores. Estas cintas deben estar llenas, para que así los extractores puedan trabajar a pleno rendimiento.
A través de las cintas inclinadas, las naranjas son suministradas a los distintos extractores según su tamaño. Se van dirigiendo hacia las copas de extracción individualmente. La fruta cae en la copa inferior, la cual automáticamente la centra y posiciona para la extracción. La copa superior desciende y al hacer presión sobre la copa inferior, exprime la fruta.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Ambas copas presentan orificios en su parte central y un tubo afilado de acero inoxidable, que está dentro del soporte y pincha en el fondo de la naranja haciendo una abertura. Cuando las dos mitades del soporte se engranan, la fruta se prensa, forzando a salir el zumo por el tubo, que está perforado con pequeños orificios y tiene un tope en el fondo para evitar pérdidas de zumo. Como resultado de la presión interna, el zumo y parte de la pulpa sale por las perforaciones del tubo, que retiene las semillas y los pedazos grandes de pulpa. Al final de un tiempo y como la mitad superior del soporte se halla en posición de prensado, el tubo ha servido de colador y contiene la pulpa y las semillas, se levanta para que se prense su contenido y expulsarlo.
Mediante chorros de agua se quita del exterior el aceite que sale al romper los soportes de las células oleosas de la corteza y los pequeños trozos de la corteza, dejándolos caer a un colector que los transporta al sistema de recuperación del aceite en frío.
El zumo cae a un colector conectado a la línea de extractores que vierte inclinado en la dirección del flujo hacia el acabado final.
Las cortezas, pulpa y pepitas caen a través de las rampas a un tornillo transportador colocado bajo los extractores, que conduce al depósito de cortezas.
A continuación se desarrollan los procesos para la extracción de los subproductos de la línea de producción de zumo de naranja:
Fabricación de aceites de cítricos Para obtener como subproducto del proceso aceite esencial, se realiza una recuperación del aceite en frío por presión y así se consigue aumentar el beneficio de la producción y reducir los residuos de la industria. Los aceites esenciales extraídos en frío por presión se obtienen por medios mecánicos exclusivamente, sin intervención del calor. Del extractor sale una emulsión de aceite y trozos de corteza en agua que se filtra y centrifuga para recoger el aceite que luego se almacena.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ La emulsión aceite/agua pasa a un finisher en el que se separan los sólidos suspendidos. La mezcla se bombea a un depósito. Del depósito pasa a un sistema de centrífugas en dos etapas con el que se puede recuperar todo el aceite del agua de lavado, obteniéndose, con un mínimo de pérdidas, un aceite esencial claro. El aceite esencial limpio se descarga por gravedad y se recoge en un depósito colector. De este depósito pasa directamente a bidones para su comercialización.
Depósito de corteza fresca Las cortezas, destrios, pulpa, semillas y resto de residuos sólidos de la industria, se transportan desde cada punto de la fábrica hasta un depósito de almacenamiento. En dicho depósito permanecen menos de una semana y se venden a fábricas de pienso, que utilizan los residuos como materia prima.
Clarificación El objetivo de esta fase es separar las turbideces y pulpa, residuos, semillas o pepitas. Con ello se pretende alcanzar aproximadamente un 12% o menos de pulpa (en volumen). Para ello, se utilizan centrífugas o tamices mediante los cuales se obtienen zumos muy estables en cuanto a turbios se refiere. Las centrífugas clasifican estos turbios y eliminan los de mayor tamaño y con marcada tendencia a la sedimentación, permaneciendo en el zumo únicamente los turbios más finos y sumamente estables. De este modo se reduce al mínimo el riesgo de formación de posos. Al salir de la clarificadora, el zumo se descarga a presión y sin espuma y pasa a los tanques de mezcla. La pulpa pasa al depósito de cortezas.
Corrección y mezcla En esta fase se pretende conseguir un producto homogéneo durante todo el año, a pesar de las variaciones naturales de las características del zumo. Las características que se van a controlar durante el mezclado son los grados Brix, el porcentaje de acidez, el cociente Brix/ácido, el color y en ocasiones el contenido en limonina en partes por millón.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Para ello, el zumo que sale de la clarificadora pasa a tanques de almacenamiento intermedio en los que se realizarán mezclas entre diferentes zumos y correcciones del contenido de azúcar, acidez y color. Posteriormente el zumo pasa al desaireador.
Desaireación Se considera necesario hacer una desaireación, es decir, quitar el aire presente en el zumo, para evitar posibles oxidaciones del zumo. Se elimina tanto el oxígeno como el dióxido de carbono disuelto. El primero es susceptible de provocar la destrucción de la vitamina C, así como otras diversas reacciones de oxidación, que conducen a un deterioro de su calidad. El nivel de oxígeno residual aceptable en un zumo está entre 0,5-1 mg/l.
Para realizar la desaireación del zumo se necesita un depósito desaireador con una bomba de vacío, antes de entrar en el pasteurizador.
Tratamiento de conservación En esta fase se pretende estabilizar la materia opaca del zumo mediante la desactivación de las pectinasas naturales presentes en el mismo y aumentar así la vida útil del producto.
En este caso se lleva a cabo una pasteurización en un intercambiador de calor multitubular. La pasterización es un método de calentamiento que tiene como principal objetivo la destrucción de los microorganismos patógenos que puedan estar en el zumo, reduciendo el número de los mismos hasta un valor aceptable. Otro objetivo que tiene es la inactivación de los sistemas enzimáticos y de los microorganismos capaces de provocar indeseables modificaciones de olor y sabor.
Posteriormente a la pasterización, el zumo de naranja pasa al tanque de mezcla donde será enriquecido con la leche de soja.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Proceso productivo del zumo enriquecido Dado que las semillas de soja son un producto menos perecedero que las naranjas, además de que las diferentes variedades de soja pueden dar cosecha a lo largo de todo el año, no hay problema de estacionalidad en la recepción de la bebida de soja.
Según estudios de industrias alimentarias de productos realizados con soja, se ha determinado que la cantidad de bebida de soja que hay que añadir al zumo para evitar tener problemas con el sabor a legumbre y aprovechar los beneficios de la soja como alimento funcional, es entre el 5 y el 8%. Se considera el añadir un 6% de bebida de soja al zumo, por lo que se necesitarán 1.500 litros de leche de soja diarios. Los camiones que transportan la leche de soja llegan un día a la semana, depositando en un tanque de almacenamiento 8.000 litros de leche de soja, cubriendo así las necesidades semanales.
Mezcla/enriquecido del zumo de naranja con bebida de soja El enriquecido se realiza en tanques mezcladores, donde se añade al zumo la bebida (leche de soja). Para ello, el zumo que sale de la línea de producción pasa a los tanques, en los que se realizarán mezclas con la bebida de soja.
Envasado El objetivo de esta fase es introducir el zumo enriquecido en envases asépticos para su comercialización.
Nos encontramos con tres alternativas productivas para realizar el envasado del zumo de naranja refrigerado: Llenado en frío: El producto, después de la pasterización, se enfría antes de ser envasado y se comercializa a 0-5ºC, con una vida útil de 4-6 semanas. Con este sistema se minimiza la pérdida de aromas y vitaminas y exige almacenamiento, distribución y venta en refrigeración. Llenado en caliente: Se pasteriza el producto a 92-95ºC y se envasa a 82ºC. Al introducirlo en caliente en el envase, todas las partes del mismo se pasterizan y después se enfrían rociándolos con agua fría y se secan.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Envasado en Tetra-Pak aséptico: En algunas ocasiones su parte superior tiene forma de tejadillo. La tapa del envase, que conserva el producto, permite fácil apertura en un solo giro, es reutilizable y es conveniente a la hora de servir y beber. Los cartones cerrados por el fondo se esterilizan en un túnel estéril a presión, que pertenece al propio equipo de envasado.
Debido a que vamos a elaborar un zumo de naranja refrigerado, la alternativa que mejor se adapta al proceso es el envasado en Tetra-Pak aséptico. Este sistema está basado en la idea de todo en uno, ya que se incluye la limpieza “in situ”, el formado, llenado y sellado de envases. Los envases tienen un litro de capacidad. El resto de características han sido mencionadas en el párrafo anterior.
A la salida de la envasadora se van a encajar los envases y posteriormente a paletizar, consiguiendo un mejor almacenamiento y transporte a los puntos de venta.
Almacenamiento El almacenamiento del zumo de naranja refrigerado se realiza a una temperatura de 0ºC.
Las necesidades de almacenamiento no son importantes debido a que es un producto de vida útil de cuatro a seis semanas y no es viable un stock de producto elevado.
Expedición La expedición del producto terminado se hace de forma diaria y a través de los distribuidores oportunos para su puesta en mercado y comercialización. De igual forma, la salida de los subproductos se realiza diariamente. La tipología de los clientes puede ser diversa: distribuidores regionales, cadenas de distribución y clientes minoristas.
Previa a la expedición, se realizan controles para determinar la conformidad del producto. La salida de la mercancía se establece según el método FIFO (First In First Out). 73
“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ 2.4. Balance de materias El balance de materia permite cuantificar las materias primas y la producción diaria del proceso. La determinación de las cantidades de inputs y outputs es esencial para el dimensionamiento de la línea.
La línea de elaboración se diseña para producir 25.000 litros de zumo enriquecido con leche de soja al día. De esos 25.000 litros, 23.500 serán de zumo de naranja refrigerado y 1.500 de soja (se le añade un 6%).
Para obtener los 23.500 litros de zumo de naranja se reciben 50.500 kg de naranjas los días de producción y expedición (de lunes a viernes). Cada camión tiene una capacidad máxima de 20.000 kg, por lo tanto se requieren tres camiones que lleguen a lo largo de la mañana para ir descargando la mercancía en el cabecero del transportador de rodillos, que sirve como silo temporal de naranjas.
Cuando la fruta pasa desde la recepción a la selección y al lavado se pierde aproximadamente un 1,34% de ella, es decir, se pierden en torno a 650 kg de naranjas. Esta cantidad que se elimina por estar en mal estado pasa al depósito de corteza fresca. Por lo tanto, a la fase de extracción llegarían 49.850 kg de naranjas.
El rendimiento de la extracción es como mínimo del 98% del contenido total del zumo de la fruta y, como el rendimiento de las naranjas españolas es de media del 56% de zumo y pulpa, entonces en esta fase de extracción se obtiene un 55% del zumo. De los 49.850 kg de naranjas que llegan a la fase de extracción, salen 27.420 kg. Teniendo en cuenta que la densidad del zumo de naranja según el BOE es de 1,045 kg/l, los litros de zumo que se obtienen son 26.240. Esos litros de zumo obtenidos contienen un 20% en volumen de pulpa.
En la extracción, sale un 43,6% como corteza, semillas y pulpa, por lo que 21.734,6 kg pasan al depósito de cortezas. Del extractor también sale una emulsión de agua, aceite y trozos de corteza con un 0,4% de aceite, es decir, 199,4 kg de aceite esencial.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ En la clarificación, el 10% del zumo pasa con la pulpa al depósito de corteza fresca. Por ello, se obtendrán 23.616 litros de zumo clarificado y 2.742 kg de pulpa húmeda.
En la etapa de corrección y mezcla, el rendimiento es del 99,6%, por lo que salen de esta fase 23.520 litros de zumo de naranja.
En el resto de fases del proceso productivo de zumo de naranja el rendimiento es del 100%.
En la fabricación de aceites de cítricos se consigue recuperar hasta un 90% de aceite esencial. Como teníamos 199,4 kg de aceite esencial se conseguirán finalmente 179,5 kg, es decir, 214 litros de aceite esencial, ya que la densidad de este aceite esencial es de 0,84 kg/l.
Finalmente, en el depósito de corteza fresca obtendremos 25.126,6 kg de residuos sólidos. Este valor se obtiene mediante la suma de: pérdidas en las primeras fases (650 kg.), parte de la extracción (21.734,6 kg.) y parte de la clarificación (2.742 kg.).
Ya que la línea de elaboración se diseña para la producción de 25.000 litros de zumo de naranja enriquecidos con leche de soja y ya han sido obtenidos aproximadamente 23.500 litros de zumo de naranja, se tiene la necesidad de añadir diariamente 1.500 litros de leche de soja.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________
3. MAQUINARIA Para la selección de la maquinaria se ha tenido en cuenta la preferencia por modelos simples, con un grado de automatización medio, que permitan trabajar de forma eficaz y obtener un producto de calidad. Los equipos necesarios en el proceso son los siguientes: • Transportador de rodillos (recepción) • Mesa de selección (selección) • Lavadora (lavado) • Calibrador (clasificación por tamaño) • Extractor (extracción) • Finisher (fabricación de aceites de cítricos) • Separadora centrífuga (fabricación de aceites de cítricos) • Depósito de corteza fresca (almacenamiento de la corteza fresca) • Tamiz y Centrífuga (clarificación) • Depósito de mezcla (corrección y mezcla) • Depósito desaireador con bomba de vacío (desaireación) • Intercambiador de calor (tratamiento de conservación) • Depósito de mezcla y tanque de almacenamiento (mezcla/enriquecimiento) • Envasadora (envasado) • Empaquetadora (envasado) • Paletizadora (envasado) • Cámara de almacenamiento (almacenamiento final) Finalmente se incluye un cuadro resumen de la maquinaria, donde se indican las características más significativas de todos los equipos.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Transportador de rodillos La materia prima es transportada por los camiones. En la parte posterior del camión hay una rampa de descarga por la que la fruta cae a una tolva que está junto al transportador de rodillos. Esta tolva sirve como silo para almacenar las naranjas que van llegando a medida que van siendo procesadas las primeras que han sido recibidas. El transportador de rodillos facilita la distribución de la fruta a lo ancho y permite transportarla sin que se produzcan amontonamientos antes de su paso por la mesa de selección. El transportador elegido pertenece a la empresa “Maskepack” y es el modelo de rodillos motorizado CRM-80. Las características del transportador se muestran en la Tabla 11.
Tabla 11: Características de transportador de rodillos motorizado
TRANSPORTADOR DE RODILLOS Ancho útil (m)
1,400
Ancho total (m)
1,580
Largo (m)
5,000
Velocidad (m/s)
0,300
Capacidad (kg)
Hasta 1.500
Fuente: Elaboración propia a partir de catálogo de empresa “Maskepack”
Figura 10. Transportador de rodillos Fuente: Maskepack
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Mesa de selección La mesa de selección se utiliza para eliminar las naranjas no aptas para someterse a extracción. Consiste en unos rodillos que extienden la fruta y una cinta transportadora que envía la fruta no deseada a una tolva donde se acumulan también los desechos de la extracción y la clarificación. Esta operación se realiza de manera totalmente manual, donde los operarios, situados a ambos lados de la mesa, inspeccionan visualmente la fruta y separan aquella que no consideren adecuada conforme a criterios establecidos. Las dimensiones de la mesa de selección aparecen en la Tabla 12. Tabla 12: Características de mesa de selección
MESA DE SELECCIÓN Ancho (m)
1,800
Largo (m)
4,000
Alto (m)
1,125
Capacidad máxima (kg/h)
Hasta 15.000
Fuente: Elaboración propia a partir de catálogo de empresa “Hortoparts”
Figura 11. Mesa de selección de rodillos Fuente: Hortoparts
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Lavadora Una vez seleccionada la fruta, se la somete a un proceso para eliminar todos los restos de suciedad que pueda tener antes de que pasen a los extractores. La máquina de lavado está constituida por una serie de cepillos circulares rotatorios. Estos cepillos deben tener un diámetro aproximado de 15 centímetros y sus ejes giran paralelos y en posición perpendicular al sentido del movimiento de la naranja. En la primera parte de la máquina de lavado se deja verter espuma de jabón o detergente que cubre a la naranja, luego en la parte final de la máquina de lavado se instala una ducha de agua tibia, con boquillas doble de alta presión a fin de dejar completamente limpias las naranjas. Las dimensiones de la lavadora de cepillos aparecen en la Tabla 13.
Tabla 13: Características de lavadora de cepillos
LAVADORA DE CEPILLOS Ancho (m)
0,910
Largo (m)
3,600
Capacidad (kg/h)
Hasta 10.000
Fuente: Elaboración propia a partir de catálogo de empresa “Jersa”
Figura 12. Lavadora de cepillos Fuente: Jersa
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Calibrador El calibrador que se va a utilizar es un calibrador de rodillos basculantes, que es el que más se utiliza para cítricos. Este calibrador necesita un elevador de rodillos previo. Para asegurar el calibrado sobre el diámetro más adecuado, la fruta se mantiene en rotación constante a medida que avanza, transportada sobre los rodillos transversales del calibrador. El calibrador de rodillos basculantes incorpora un elevador para la sincronización de la entrada de las naranjas a la sección de calibrado. La primera parte del calibrador se utiliza para posicionar y colocar la fruta y conseguir unas condiciones adecuadas de alineación y rotación.
La primera salida de fruta se puede usar como precalibrado. No es necesaria la utilización de retornos para devolver la fruta mal posicionada a la línea. Para la regulación de los calibres solo hay que accionar una manivela que permite desplazar la guía móvil del rodillo basculante a la distancia requerida y el calibre seleccionado se lee en una escala graduada.
La fruta va rodando por los grupos de rodillos. Como se hace un movimiento de rotación, el giro se realiza sobre el eje de revolución, que es el que se considera para el calibrado. Cuando el tamaño de la fruta es menor que la separación entre rodillos, las naranjas caen sobre bandejas de goma espuma para disminuir el golpe al caer. Se van depositando las naranjas sobre unas cintas transportadoras que las dirigen a los extractores. En este caso el calibrador cuenta con 2 calibres para separar las naranjas en dos tamaños: mediano y grande.
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Las características del calibrador de rodillos basculante se muestra en la Tabla 14.
Tabla 14: Características de calibrador de rodillos basculante
CALIBRADOR DE RODILLOS BASCULANTE Ancho (m)
1,500
Largo, incluido el elevador (m)
4,500
Alto (m)
1,900
Capacidad (kg/h)
Hasta 10.000
Fuente: Elaboración propia a partir de catálogo de empresa “Martín Maq”
Figura 13. Calibrador de rodillos basculantes Fuente: Martín Maq
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“Diseño y dimensionamiento de una línea de procesado de zumos funcionales.” ______________________________________________________________________ Extractor El sistema más utilizado en industrias de cítricos para extracción es el sistema in-line y es el que se va a utilizar en esta línea. Este sistema consiste en que la extracción de zumo y de aceite esencial se hace de manera simultánea y de modo que no se mezclen entre sí. Mediante este proceso, las cortezas no entran en contacto con el zumo y el resultado es un zumo de calidad muy elevada.
Se va a utilizar un extractor de la empresa “SPECIALE” o similar. El extractor posee cinco canales de alimentación. Existen tres versiones del extractor dependiendo del diámetro de los cítricos: •