Í N D I C E RESUMÉN

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVO PARTICULAR

3 3

ANTECEDENTES

4

JUSTIFICACIÓN

6

ANÁLISIS DEL MERCADO

6

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

8

RESULTADOS EXPERIMENTALES

12

PROCESO DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ESCALAMIENTO DEL EQUIPO PRINCIPAL

16 19

ESTRUCTURA JERÁRQUICA

26

TIR Y TREMA DEL PROYECTO

26

UBICACIÓN DE LA PLANTA

30

CRITERIOS DE SEGURIDAD

30

APÉNDICE 1. ESCALAMIENTO DE EQUIPOS

32

APÉNDICE 2. COSTOS DE EQUIPOS

57

APÉNDICE 3. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS REOLÓGICOS

61

APÉNDICE 4. CÁLCULO DE TIR Y TREMA

70

APÉNDICE 5. PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS

73

CONCLUSIONES

77

AGRADECIMIENTOS

78

BIBLIOGRAFÍA

82

MICROENCAPSULADOS FUNCIONALES PARA CULTIVO DE CAMARÓN

RESUMEN. El objetivo del presente proyecto es la creación de una planta productora de microencapsulados funcionales para el cultivo de camarón, basándonos principalmente en el Camarón Blanco del Pacífico (Litopennaeus vannamei) en la etapa adulta. Éstos se encuentran basados en la microencapsulación de ácido ascórbico y de carotenoides de origen natural mediante emulsiones múltiples; y deben tener un tamaño de partícula adecuado (aprox. 4.8 µ m), así como una pared que les permita estabilizarse en el seno del líquido, además de ser insoluble en el agua y a su vez, ser capaz de liberar los nutrientes durante el trayecto por el tracto digestivo. Cabe mencionar que en los últimos años se ha incrementado la demanda de productos acuáticos en el país debido a su alto nivel nutricional, lo cual ha generado la creciente sobreexplotación de los recursos marítimos; por tal razón ha surgido la necesidad de impulsar el cultivo acuícola en medios controlados; en particular, la crianza del Camarón Blanco del Pacífico. Cabe mencionar que para poder llevar a cabo satisfactoriamente esta actividad, el alimento empleado no sólo debe cumplir con los requerimientos nutricionales adecuados para los organismos, sino que además debe ayudar a reducir la tasa de mortandad presente, lo anterior se pretende lograr con la incorporación de ácido ascórbico a la dieta de los organismos. Por otra parte, la producción de camarón en sistemas controlados constituye la única alternativa sustentable para incrementar la oferta mundial del mismo, brindando oportunidades de negocio principalmente en las zonas rurales en los países en vía de desarrollo. Por tal motivo, los microencapsulados funcionales son una buena opción para los productores de camarón, ya que al incorporar el ácido ascórbico no sólo se aspira a elevar la tasa de sobrevivencia, sino elevar el valor agregado a los mismos por la presencia de los carotenoides, esto representa grandes beneficios debido a que el cultivo de camarón en México presenta un dinámico crecimiento, ya que el 45.63% de la producción nacional de camarón proviene del cultivo en estanquerías. El estudio de mercado realizado, nos indicó que a nivel nacional todas las plantas productoras de alimento balanceado, lo comercializan en forma de pellets; sin embargo éstos presentan lixiviación temprana en el agua, por tal razón, nuestro proyecto pretende complementar estos productos con microencapsulados que les ayuden en las etapas de crecimiento y de reproducción, garantizando productos de mayor calidad en el mercado.

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Una de las ventajas de producir este tipo de complementos alimenticios es que la planta tendría un tiempo de crecimiento aproximado de 5 años, donde se pretende producir 6.25 toneladas de microencapsulados al día, cubriendo el 20% de la demanda nacional. Debido a que el complemento alimenticio se encuentra basado en emulsiones múltiples, se efectuaron experimentos en los cuales se determinó la máxima cantidad de carotenoides y de ácido ascórbico que es posible encapsular, de tal forma que al combinarlo con el alimento comercial se utilice la menor cantidad posible de microcápsulas. Así mismo, se estableció la velocidad y el tiempo de agitación adecuados para obtener el tamaño de partícula uniforme y deseado en la emulsión, así como la relación de biopolímeros óptima en el material de pared de la misma. Por tal razón, el dimensionamiento de la planta esta basado en dicho proceso, y éste es considerado en las secciones posteriores del trabajo. Actualmente en México no existen plantas productoras de alimentos microencapsulados para organismos acuáticos, se cuenta con laboratorios en los cuales se desarrolla este tipo de tecnología, pero aún no se encuentra industrializado.

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OBJETIVOS.

Objetivo General. El objetivo general es el desarrollar una planta productora de complementos alimenticios microencapsulados para camarón [Camarón Blanco del Pacífico (Litopennaeus vannamei)]. Objetivo Particular. Elaborar un complemento alimenticio estable en el agua a través del tiempo, que permita la encapsulación de carotenoides naturales hidrosolubles (chile rojo) y liposolubles (oleorresina de cempasúchil) así como de ácido ascórbico, con el fin de comprobar la diferencia de pigmentación que se obtiene con el uso de estos dos carotenoides y verificar la elevación de la tasa de sobrevivencia, permitiéndonos competir contra los aditivos, de alto costo ya existentes en el mercado, los cuales tiene un nivel muy bajo e incluso nulo de ácido ascórbico. Incrementar la cantidad de carotenoides encapsulados respecto a los ya existentes en el mercado. Obtener la cantidad de material de pared adecuada para evitar la descomposición de la emulsión múltiple durante el proceso de secado. Mejorar la estabilidad en el agua del producto obtenido respecto a la de los productos comerciales. Evaluar la viabilidad de los organismos, sobrevivencia y cambio de pigmentación en los camarones una vez que se han puesto en contacto con el alimento.

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ANTECEDENTES. Para lograr el objetivo propuesto, se realizó una investigación bibliográfica mediante buscadores como el SciFinder Scholar para la microencapsulación de alimentos. Los principales trabajos encontrados se describen a continuación. De acuerdo con Garti (1997), la microencapsulación de las dietas está basada en emulsiones múltiples, puesto que ofrecen ventajas en la industria de los alimentos por la capacidad que tienen de encapsular en los compartimentos internos, algunas sustancias (de alto valor agregado), que pueden ser lentamente liberados. Por otra parte, Koberstein y Dickinson (1996) reportaron que mediante el método de dos etapas se pueden obtener emulsiones múltiples estables, de composición definida y con una distribución en el tamaño de las partículas reproducible. Este método consiste en formar una emulsión usando agentes emulsificantes (lipofílicos y/o hidrofílicos) en la primer etapa; como segunda etapa, la primer emulsión es dispersada en agua usando una baja cantidad de emulsificantes y una mezcla de biopolímeros para obtener la emulsión múltiple W 1 /O/W 2 . Por consiguiente, se optó por elegir dicho método para la elaboración de las microcápsulas por ser el método proceso más eficiente para la uniformidad del tamaño de partícula. Cabe señalar que el primer parámetro relevante para encapsular un ingrediente, es la selección de una matriz de encapsulación adecuada; entre los agentes emulsificantes destacan los biopolímeros debido a su naturaleza química, ya que se encargan de estabilizar la emulsión múltiple; Dickinson (2001) reportó que los hidrocoloides o biopolímeros hidrofílicos de alto peso molecular proveen esta propiedad, debido a su capacidad de adsorberse en la interfase aceite/agua formando una película viscoelástica, donde los lípidos contribuyen con la coherencia de la estructura a través de la formación de empalmes o uniones por medio de gotitas de aceite en los anclajes. Además, la interacción existente entre los biopolímeros y los lípidos evitan la oxidación de los mismos. (Matsumara et al., 2000) Recientemente, Pedroza–Islas y Vernon-Carter (1999) han trabajado con mezclas biopoliméricas como material de pared para la elaboración de un producto alimenticio para camarón, encontrando que la goma arábiga y la goma de mezquite no sólo brindan la estabilidad requerida, sino que generan estructuras más compactas, cuando se emplea una relación de material de pared de 2:1 y 3:1 con valores de pH entre 4 y 8. Detectando que la difusión de moléculas a través de la interfase era función del pH, alterando su conformación debido a las cargas intramoleculares, lo que da como resultado diferentes tamaños de partícula, modificaciones en la permeabilidad de la pared, en la eficiencia de encapsulación y de retención de los aceites.

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Puesto que uno de los materiales a encapsular son los carotenoides, es necesario considerar que son aditivos funcionales que inhiben la formación de radicales libres producidos por el metabolismo aeróbico normal de los crustáceos, y son precursores de retinol y retinoides, elevando el valor agregado de dichos organismos. Pedroza-Islas et al. (2004) determinaron que al microencapsular los carotenoides de flor de cempasúchil (hidrosoluble) y de chile rojo (oleorresina) en las emulsiones múltiples, que contienen un bajo contenido de la mezcla biopolimérica en la emulsión primaria, la degradación de éstos disminuye, dando mayor tiempo de vida media a las microcápsulas obtenidas. Por otra parte, Arredondo-Figueroa, Vernon Carter y Ponce-Palafox (1998); reportaron los efectos de la variación en la concentración de carotenoides de cempasúchil en la dieta para la pigmentación del camarón blanco, encontrando que el músculo abdominal del camarón Blanco del Pacífico puede ser pigmentado con éstos carotenoides; para períodos de consumo menores a 21 días. Debido a que las microcápsulas elaboradas deben ser suministradas a dichos organismos en forma de polvos o pellets, otro aspecto relevante a considerar es la técnica de secado empleada; Pedroza-Islas (2002), estableció que el secado por aspersión es más conveniente para la obtención de partículas cuyo tamaño es menor 100mm, además de ser el método de mayor uso para encapsular ingredientes alimenticios y el más económico en la industria (Risch, 1995; Re, 1998). Picot y Lacroix . (2003) reportaron que las temperaturas óptimas para secar alimentos microencapsulados por aspersión son Tent=160 °C y Tsal=80 °C; sin embargo, Pedroza-Islas, Vernon-Carter et. al (2004) reportan que la Tent=175 °C y Tsal=77 °C. Por consiguiente, se ha elegido el secado por aspersión ya que este se ha reportado como la mejor forma para secar emulsiones, manteniendo el tamaño de partícula deseado, además de operar con tiempos de contacto cortos, minimizando la degradación de los materiales que las constituyen. Cabe resaltar que la mayoría de los trabajos efectuados sobre la microencapsulación se han enfocado al encapsulamiento sólo de carotenoides de origen natural; por consiguiente, nunca se ha considerado la adición de ácido cítrico, como un elemento aditivo. Sin embargo, es de gran relevancia incluirlo en la elaboración de la emulsión múltiple, con el fin de obtener un margen de comparabilidad respecto a otras industrias productoras de complementos alimenticios para crustáceos.

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JUSTIFICACIÓN. El cultivo de los crustáceos se ha basado en alimento vivo como fitoplancton y Artemia; sin embargo, la producción de dicho alimento requiere de manejos especializados, involucrando dificultades de escalamiento donde no siempre es posible obtener una calidad uniforme. Por lo que, la tendencia actual se dirige hacia la búsqueda de sustitutos de alimentos vivos por alimentos inertes tales como dietas artificiales microparticuladas o microencapsuladas. Las partículas artificiales son aceptables para una amplia variedad de organismos marinos, siempre y cuando éstas constituyan la dieta y se encuentren finamente divididas, para que puedan ser ingeridas por los organismos, donde la pared que forma la microcápsula, debe ser lo suficientemente delgada para asegurar que en el trayecto del alimento por el tubo digestivo y sea aprovechado; que no se disuelvan en el agua para evitar la contaminación bacteriana, y que se dispersen adecuadamente en el seno del líquido con el fin de estar al alcance de los organismos que las vayan a consumir. Con la microencapsulación se pretende atender las necesidades de desarrollo de tecnologías que eliminen o disminuyan las dificultades que representa la alimentación de dichos organismos. ANÁLISIS DEL MERCADO. En el mercado nacional, ya existen marcas dedicadas ha satisfacer la demanda nacional de alimentos balanceados, en el rubro acuícola se competirá con 10 fábricas de alimento con alto nivel tecnológico, en la calidad del alimento y en el servicio integral, las cuales se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Plantas de Alimento Balanceado.

Nombre de la Planta Malta Clayton Forrajes El Barrio Aceitera La Junta Agribrands Purina PIASA NASA Cenzone Alimentos Super Hasquer El Patague Total

Capacidad Instalada (toneladas/día) 90 30 30 240 50 120 55 90 8 35 748

Ubicación Culiacán, Sinaloa Culiacán, Sinaloa Guadalajara, Jalisco Cd. Obregón, Sonora La Paz, BCS Cd. Obregón, Sonora Guadalajara, Jalisco Guadalajara, Jalisco Culiacán, Sinaloa El Dorado, Sinaloa

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Debido A que estas plantas manejan la producción del alimento en forma de pellets, los cuales presentan lixiviación temprana en el agua, por tal razón, nuestro proyecto pretende la sustitución de estos productos por microencapsulados con mayor estabilidad en el agua con un período mínimo de una hora, ya que estos crustáceos encuentran su alimento generalmente por quimiorecepción más que por la vista, y pueden consumirlos hasta varia horas después. Se pretende cubrir solo una parte de la demanda nacional e internacional (India y Ecuador) de los productores de camarón cultivado, abarcando sociedades anónimas, sociedades cooperativas, grupos ejidales en unidades económicas de explotación especializadas así como laboratorios de producción de postlarvas. A nivel nacional, los consumidores potenciales (granjas y laboratorios de producción de postlarvas), se encuentran en los estados de Sinaloa, Sonora y Tamaulipas como se muestra en las Figuras 1 y 2.

600

Millones de Postlarvas al mes

500

400

300

200

100

0 Sinaloa

Sonora

BCS

Nayarit

Figura 1. Laboratorios productores de postlarvas de camarón en México.

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35,000

30,000

Toneladas

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

Sinaloa

Sonora

Tamaulipas

Nayarit

Figura 2. Principales entidades productor as de camarón en el 2002.

A nivel internacional, los consumidores potenciales se encuentran en India que registró una producción de camarón blanco de 4,800 toneladas por año, y Ecuador con 48,600 toneladas por año. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL. Para llevar a cabo la elaboración del alimento artificial, la metodología se ha dividido en tres etapas: La primera etapa consiste en formular y estabilizar la emulsión múltiple basándonos en el método de dos etapas, para ello, se hizo la elección de las cantidades de los materiales a encapsular, así como, la determinación de la velocidad y el tiempo de homogenización con el fin de obtener emulsiones múltiples con el tamaño de partícula deseado. También serán medidos los parámetros reológicos de la muestra. En la segunda etapa se determinarán las condiciones óptimas de secado tomando en cuenta el tipo de materiales presentes en la muestra (para evitar oxidaciones); es decir, la temperatura de secado. Ya obtenido el polvo se determinará su porcentaje de humedad. Una vez obtenido el polvo en la tercera etapa se medirá su estabilidad en el agua. Posteriormente se verificarán la aceptabilidad y los cambios fisiológicos 8

generados por el consumo de estas microcápsulas como parte de la dieta de la especie en estudio. A continuación se describe detalladamente cada una de las estas etapas: Formulación y elaboración de la emulsión múltiple (W 1 /O/W 2 ). Los materiales y equipos empleados para esta primera etapa son descritos a continuación.
Material.  Se utilizaron Goma de mezquite (Prosopis laevigata) y Goma arábiga (Acacia Senegal) a una relación 2:1 con agua.  Panodán SDK (Ésteres de mono y diglicéridos de ácido diacetil tartárico), Danisco Cultor, México.  Grinsted PGPR (Ésteres de poliglicerol de poliricinoleato), Danisco Cultor, México.  Carotenoides esterificados del chile rojo, (REC), Bioquimex Reka México.  Carotenoides saponificados de la flor de cempasúchil (MUC), Bioquimex Reka, México.  Aceite de soya.  Aceite de pescado.  Harina de soya.  Ácido cítrico.  Dextrina.
Equipo.  Sistema analizador de imágenes:  Microscopio óptico Olimpus BX 45, Olympus optical CO Ltd, Japón  Cámara digital Olimpus C-3030, Olympus optical CO Ltd, Japón  Software Image-pro plus versión 4.5, Media Cybernetics, Inc.  Homogenizador Silverson L4R, Silverson Machines Ltd, Inglaterra  Analizador de partículas Malvern serie 2600, Malvern Instruments Limited.  Reómetro Brookfield, Modelo LVT Senal No. 203993. Debido a que los aditivos comerciales contienen 8.0% de carotenoides, como es el caso de Bayer, nos enfocamos a cubrir este porcentaje empleando la menor cantidad de microcápsulas; por lo que se procedió a elaborar un ensayo previo a la experimentación para la fase interna, con el fin de 9

determinar la máxima cantidad de carotenoides y ácido ascórbico que podrían ser encapsulados con los agentes emulsificantes. En esta etapa de emulsificación la emulsión W1/O debe contener gran cantidad de agente emulsificante lipofílico (5-30% de la emulsión interna). Para llevar a cabo la elaboración del suplemento alimenticio, fue necesario formular la emulsión múltiple, con el método de dos etapas como se muestra en el siguiente esquema:

Preparación de emulsiones múltiples.

Fase Acuosa (W1) Ácido Ascórbico. Carotenoides chile rojo. Panodán (hidrofílico).

Fase Oleosa (O) Aceite de pescado. Aceite de soya. Carotenoides cempasúchil. Grinsted (lipofílico).

Emulsión W1/O

Emulsión múltiple (W1/O/W2)

Fase Acuosa (W2) Goma de Mezquite. Goma Arábiga. Harina de Soya.

Los parámetros a analizar para la formación estas emulsiones, son el tiempo y la velocidad de homogenización, de los cuales depende el tamaño de las mismas. Una vez determinada la relación de la mezcla de agentes emulsificantes, se debe buscar una adecuada proporción para los materiales de pared, de tal forma que sean capaces de soportar la fase dispersa en su interior y protegerla de la oxidación durante el secado.

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Secado por aspersión. Para esta etapa sólo se empleó el siguiente equipo:
Equipo.  Secador Mini Spray Dryer Büchi 190.  Analizador Termogravimétrico Otro aspecto importante es determinar las condiciones de secado de las emulsiones, de acuerdo a la bibliografía el mejor método es el secado por aspersión, ya que con éste se logra el tamaño de partícula deseado; para ello se emplea el secador Mini Spray Dryer Büchi 190, operando a la entrada a 170+5°C y con una temperatura de salida de 90+5°C para evitar la oxidación de los aceites y para evitar el alcance del punto vítreo de los biopolímeros empleados; de igual forma, la mezcla a secar debe contener como máximo un 30% en sólidos para no afectar el funcionamiento de éste. Estabilidad en el agua y bioensayo. La última parte experimental corresponde a la elaboración del bioensayo, con las especies elegidas, en esta actividad se pondrá a prueba el producto obtenido, eligiéndose una especie experimental con el fin de determinar la aceptación y los cambios de coloración que el suplemento generé al ser consumido por ésta. A la par se medirá el tiempo en que las microcápsulas permanecen estables dentro del agua.

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RESULTADOS EXPERIMENTALES. Formulación y elaboración de la emulsión múltiple W1/O/W2 Respecto a la etapa de formulación mencionada anteriormente, se obtuvo que la relación óptima entre los agentes emulsificantes lipofílico (Grinsted)hidrofílico (Panodán), fue de 4:1 respectivamente; debido a que la emulsión fue estable y con una mayor cantidad de gotas homogéneas en la fase dispersa. En la tabla 2 se muestra la composición para la emulsión simple, basada en la relación de agentes emulsificantes antes mencionados, logrando encapsular el 8.1% de carotenoides. Tabla 2. Composición para la emulsión simple.

W1

O

Ingredientes.

Cantidad ( g )

Ácido Ascórbico. Carotenos de Chile Rojo. Panodán. Grinsted. Carotenos de Cempasúchil. Aceite de Pescado. Aceite de Soya.

2.0 28.0 10.0 40.0 2.4 39.2 78.4

La emulsión W 1 /O se elaboró añadiendo gota a gota la fase acuosa en la fase oleosa, mezclando con un homogeneizador Silverson L4R a una velocidad de 5000 rpm; al finalizar la adición, la velocidad se incrementó a 6200 rpm durante 5 minutos. Una vez obtenida la emulsión, se colocó 1 mL de ésta, en 10 mL de aceite, y se observó al microscopio obteniéndose la siguiente imagen. (Ver Figura 3)

Figura 3. Emulsión simple W 1 /O.

Otro de los parámetros analizados fue el tamaño de partícula obtenido por medio de un analizador de imágenes, el diámetro promedio de glóbulo volumétrico fue de 1.1 µm. 12

Posteriormente se elaboró la emulsión múltiple, la cual fue formulada adoptando un porcentaje del 20% de fase dispersa para facilitar la encapsulación de esta, por lo que se tomaron 40g de la emulsión W 1 /O en 160g de la fase externa W 2 que se encuentra formulada de la siguiente manera, (Ver la Tabla 3). Tabla 3. Composición para la fase continua.

W2

Ingredientes.

Cantidad ( g ).

Harina de Soya. Goma de Mezquite. Goma Arábiga.

10.0 75.0 75.0

La emulsión múltiple W 1 /O/W 2 se elaboró de la misma forma que la emulsión simple, pero en este caso, la velocidad de homogeneización se mantuvo a 5000 rpm para evitar la ruptura de la emulsión simple, durante un periodo de 6 min. Se efectuó la misma prueba de solubilidad mencionada anteriormente. (Ver Figura 4)

Figura 4. Emulsión múltiple W 1 /O/W 2 .

De esta manera, se obtuvo una emulsión múltiple con 30% en sólidos. Al analizar en el microscopio la emulsión obtenida, se obtuvo que el diámetro promedio de glóbulo volumétrico fue de 3.85 µm. Una vez que se comprobó que la emulsión era la deseada, se determinaron los parámetros reológicos de la misma, para su uso posterior en el diseño de la planta. La viscosidad se determinó en un reómetro Brookfield a temperatura ambiente, obteniendo que dicha emulsión se comporta como un fluido ley de potencias, de acuerdo con la siguiente expresión, donde el comportamiento de fluido es menor a uno, esto nos indica que se trata de un fluido pseudoplástico.

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Secado por aspersión. Ya obtenida la emulsión múltiple con las características deseadas, se llevó a cabo la segunda etapa, el secado. La emulsión se sometió a un secado por aspersión, en el equipo antes mencionado, en el cual el contenido de sólidos debe estar entre el 25 – 30%, donde las gomas (M y GA), los agentes emulsificantes, el ácido ascórbico, los carotenoides de chile rojo y cempasúchil y la harina de soya se consideraron para la determinación del contenido de sólidos en la misma; este proceso se llevó a cabo durante un periodo de 60 min para una muestra de 200ml a una presión de vacío de 50mbar (Ver Figura 5).

Figura 5. Suplemento microencapsulado.

Debido a que el contenido de humedad del producto es relevante para la conservación del mismo, el sólido obtenido del secado fue sometido a una prueba para determinar el contenido de humedad; ésta se efectúo en un Analizador Termogravimétrico, empleando una muestra de 10mg, durante 90min con una temperatura de operación de 90°C; obteniendo que el producto contiene un 3.5% de humedad; cabe mencionar que este contenido de agua sirve como una barrera a la difusión de oxígeno dentro de la microcápsula, evitando así su descomposición. Estabilibad en el agua y bioensayo. La etapa final consiste en verificar la aceptación del producto mediante un bioensayo; debido a que éste se encuentra dirigido a camarones; considerando que las medidas de control requieren especial atención, nuestro suplemento tuvo que ser probado en peces, para determinar su aceptabilidad y eficiencia en la pigmentación de estos organismos, y así, poder extrapolar los resultados a los camarones. Para la realización del bioensayo, nuestro suplemento se combinó con alimento comercial libre de pigmentos, para obtener una concentración de carotenos de 350mg/kg; cabe mencionar que las concentraciones de pigmentos en los alimentos balancazos para organismos acuáticos va de los 50 a los 350mg/kg, por lo que la concentración a usar fue elegida para obtener 14

cambios de pigmentación en un menor tiempo. Esta parte de la experimentación tuvo una duración de dos semanas empleando Chirostoma spp como organismo de estudio. Durante este periodo, algunos organismos presentaron cambios de tonalidad en la cola, como se observa en las siguientes imágenes (Ver Figura 6).

( a )

( b )

Figura 6. a)Organismos previos al bioensayo. b) Organismos después de 2 semanas de bioensayo.

De acuerdo a las imágenes anteriores se corrobora la eficiencia de nuestro suplemento, ya que para el tipo de carotenoides empleados, se reporta una coloración que va de anaranjado a rojo, de acuerdo a la especie en la que se empleen. En el caso de la especie Chirostoma spp, la coloración es anaranjada. De manera simultánea, para poder extrapolar los resultados a la especie a la que está enfocado el suplemento, se realizó una prueba de estabilidad de las microcápsulas en agua salada, a una concentración de 35ppm[4] y a temperatura ambiente. Para determinar la lixiviación de las microcápsulas, el único parámetro de medición es el de cambio de pH debido a la presencia del ácido ascórbico; en un período de 205 minutos se presentó un cambio de pH en el agua de 6.9 a 6.4; esto nos indica que la lixiviación de las microcápsulas es insignificante ya que para una solución con la misma cantidad de ácido ascórbico el pH fue de 4.5. (Ver Figura7).

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(a)

(b)

(c)

Figura 7. Tiempos de lixiviación:(a) 1 minuto, (b) 120 minutos, (c) 205 minutos.

En la Figura 7, se observa que las microcápsulas se disuelven en el agua; sin embargo, el fenómeno que se presenta es la hidratación de la pared de las microcápsulas (biopolímeros), permitiendo la entrada de una pequeña cantidad de agua a la microcápsula conservando su identidad como emulsión múltiple.

P R O C E S O. Descripción del Proceso. La primer etapa del proceso es la formación de la fase interna de la emulsión simple (W 1 ), para lo cual se necesita un tanque agitado (T 1 ) en el cual se mezclará el ácido cítrico, Panodán como agente emulsificante hidrofílico y los carotenos de chile rojo (hidrosolubles), por un tiempo de 15 min. De manera simultánea, en un segundo tanque agitado (T 2 ) se llevará a cabo la preparación de la fase externa de la emulsión simple (O), en éste se mezclarán tanto el aceite de pescado, el aceite de soya, el Grinsted como agente emulsificante lipofílico, así como los carotenos oleosos de cempasúchil, durante un periodo de 15 min. Una vez que ya se han preparado las fases que constituyen la emulsión simple, el contenido de los tanques T 1 y T 2 se llevará a un tercer tanque (T 3 ), el cual se va a encargar de mezclar ambas fases como proceso previo a la homogenización o formación de la emulsión. La corriente que sale de T 3 es llevada a una bomba de alta presión (tipo pistón), la cual tiene la función de formar la emulsión simple (W 1 /O). Por otra parte, la planta cuenta con dos molinos en los cuales se triturarán tanto la goma de mezquite como la goma arábiga; una vez que el tamaño de partícula se ha reducido lo suficiente hasta un tamaño de malla 20, cada una de éstas es transferida a un tanque agitado (T 4 y T 5 ); en el tanque T 4 se preparará la solución de goma de mezquite al 33.33% en agua, mientras que en 16

el tanque T 5 se preparará la solución de goma arábiga al 33.33% en agua. Una vez que las mezclas están listas, éstas se pasan a través de un filtro rotatorio de canasta, con el fin de eliminar las impurezas provenientes de las gomas. Posteriormente, las soluciones serán mezcladas en otro tanque agitado (T 6 ) en una relación 1:1 y a éste se agregará la harina de acuerdo con las proporciones empleadas en la experimentación, lo anterior nos lleva a la formación de la fase externa de la emulsión múltiple (W 2 ). Una vez que ya se ha formado la emulsión simple, ésta se lleva al tanque T 7 , el cual ya contiene la fase W 2 y por microfluidización se formará la emulsión múltiple (W 1 /O/W 2 ). Posteriormente, la emulsión múltiple se lleva otro tanque T 8 en el cual se agregará agua a ésta para poder introducirla al secador por aspersión con un 30% de sólidos, esta concentración es necesaria para el buen funcionamiento del mismo. Cabe mencionar que el proceso de secado consta de un secador (S 1 ) y tres ciclones para la recuperación del polvo seco (C 1 , C 2 y C F 3 ), además de un recuperador de finos (RF 1 ), el cual tiene la función de evitar pérdidas de polvo a la atmósfera. Durante el trayecto de salida del polvo del secador, se adicionará un antiaglomerante para evitar aglutinaciones indeseables en el producto final, mediante un espiral (E 1 ). Al salir de los ciclones, el producto seco es sometido a un tamiz de malla 100 (T 1 ), para homogenizar el tamaño de partícula del producto; posteriormente el polvo obtenido pasa a la zona de empaque. Por otra parte, se piensa implementar un tratamiento de agua residual, derivada del lavado de los equipos. Debido a que la cantidad total del agua de lavado tendrá aproximadamente una concentración de 5000 mg/L de sólidos, se puede utilizar como reductor de estos residuos orgánicos al Peróxido de Hidrógeno, ya que al efectuar la reacción de reducción este se convierte en agua, por lo que no se tienen efectos dañinos en el ambiente. Con esta composición se emplearán 5gr de Peróxido de Hidrógeno por cada kg de agua tratada. A grandes rasgos se ha descrito el proceso; en la siguiente sección se muestran las dimensiones, alimentaciones y costos por quipo empleado estimados. Por otra parte, los cálculos realizados para tal fin se encuentran en el Apéndice 1, mientras que el cálculo de los costos se encuentra detallado en el Apéndice 2. A continuación se muestra el Layout de la planta productora de microencapsulados.

17

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ESCALAMIENTO DEL EQUIPO PRINCIPAL. El diseño de los equipos se fundamentó en el hecho de que se desea producir 6,250kg de microcápsulas al día; por lo que los balances de materia se encuentran referidos a esta cantidad considerando como base fundamental la experimentación realizada.

TANQUE 1. FORMACIÓN DE LA FASE ACUOSA (W1). La función de este tanque es mezclar perfectamente los carotenos de chile rojo, de Panodán y el ácido ascórbico, hasta alcanzar una consistencia homogénea.

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de carotenos de chile rojo, de Panodán y de ácido cítrico que se necesitan en cada una de las cargas. Alimentación de Carotenos de Chile Rojo Alimentación de Ácido Cítrico Alimentación de Panodán

101.73kg/carga. 7.27kg/carga. 36.33kg/carga.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 0.55m Altura del tanque 0.83m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.18m. = 0.55m. = 0.046m. = 0.18m. = 0.044m. = 0.045m.

Potencia de Agitación P = 3.75 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 4,950USD

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TANQUE 2. FORMACIÓN DE LA FASE OLEOSA (O). La función de este tanque es mezclar perfectamente los carotenos de cempasúchil, grinsted, aceite de pescado y de soya, hasta alcanzar una consistencia homogénea.

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación Alimentación Alimentación Alimentación

de de de de

Carotenos de Cempasúchil Grinsted Aceite de Pescado Aceite de Soya

8.36kg/carga. 29.06kg/carga. 142.42kg/carga. 284.25kg/carga.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 0.81m Altura del tanque 1.22m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.27m. = 0.81m. = 0.068m. = 0.27m. = 0.054m. = 0.045m.

Potencia de Agitación P = 1.5 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 3,960 USD TANQUE 3. FORMACIÓN DE LA EMULSIÓN SIMPLE (W1/O). La función de este tanque es mezclar perfectamente la fase acuosa (fase dispersa) en la oleosa (fase continua), como proceso previo a la homogeneización de la emulsión simple.

20

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación de Fase W 1 Alimentación de Fase O

145.32kg/carga. 581.30kg/carga.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 1.00m Altura del tanque 1.50m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.33m. = 1.00m. = 0.083m. = 0.33m. = 0.066m. = 0.083m.

Potencia de Agitación P = 1.0 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 3,960 USD TANQUE 4. SOLUCIÓN DE GOMA DE MEZQUITE. La función de este tanque es disolver perfectamente la goma de mezquite, que se encuentra como partículas sólidas, a una relación 3:1 con agua.

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación de Goma de Mezquite Alimentación de Agua

908.27kg/día. 1816.54kg/día.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones:

21

Diámetro del tanque Altura del tanque

1.60m 2.40m

El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.53m. = 1.60m. = 0.13m. = 0.53m. = 0.18m. = 0.13m.

Potencia de Agitación P = 0.5 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 3,960USD TANQUE 5. SOLUCIÓN DE GOMA ARÁBIGA. La función de este tanque es disolver perfectamente la goma arábiga, que se encuentra como partículas sólidas, a una relación 3:1 con agua.

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación de Goma de Arábiga Alimentación de Agua

908.27kg/día. 1816.54kg/día.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 1.70m Altura del tanque 2.55m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete

Da H J E

= 0.57m. = 1.70m. = 0.14m. = 0.57m.

22

Ancho de las palas Longitud del rodete

W = 0.11m. L = 0.14m.

Potencia de Agitación P = 0.75 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 3,960USD TANQUE 6. FORMACIÓN DE LA FASE CONTINUA (W2). La función de este tanque es disolver perfectamente el harina de soya y las soluciones de goma formadas anteriormente.

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación de Solución de Goma de Arábiga Alimentación de Harina de soya Alimentación de Solución de Goma de Mezquite

1362.41kg/carga. 181.65kg/carga. 1362.41kg/carga.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 1.66m Altura del tanque 2.49m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.55m. = 1.66m. = 0.14m. = 0.55m. = 0.11m. = 0.14m.

Potencia de Agitación P = 0.75 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 3,960USD

23

TANQUE 7. FORMACIÓN DE LA EMULSIÓN MÚLTIPLE (W1/O/W2) La función de este tanque es la formación de la emulsión múltiple, es decir, unir la fase simple con la fase continua W 2 .

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación de Fase Dispersa (W 1 /O) Alimentación de Fase Continua (W 2 )

726.62kg/carga. 2906.46kg/carga.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 1.61m Altura del tanque 2.42m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.54m. = 1.61m. = 0.13m. = 0.54m. = 0.11m. = 0.14m.

Potencia de Agitación P = 1.00 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 3,960USD TANQUE 8. DILUCIÓN DE LA EMULSIÓN MÚLTIPLE. La función de este tanque es la dilución de la emulsión múltiple para que entre al secador con un 30% de sólidos, dicha cantidad es una restricción de operación.

24

Escalamiento. El Tamaño del tanque se obtiene a partir de la cantidad de mezcla señalada anteriormente, por cada una de las cargas. Alimentación de la emulsión W 1 /O/W 2 Alimentación de Agua

3633.08kg/carga. 3241.92kg/carga.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este tanque, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 2.06m Altura del tanque 3.09m El tanque cuenta con cuatro deflectores de y una turbina de 6 palas (Ver Apéndice1); por lo que la potencia del motor que hace girar el agitador así como las dimensiones de éste, se muestran a continuación: Diámetro del rodete Altura del líquido Ancho de las placas deflectoras Altura del rodete Ancho de las palas Longitud del rodete

Da H J E W L

= 0.69m. = 2.06m. = 0.17m. = 0.69m. = 0.14m. = 0.17m.

Potencia de Agitación P = 4.00 hP Operación: Por lotes Material de construcción: Acero inoxidable Costo: 5,500USD DISEÑO DEL SECADOR. El Tamaño del secador se obtiene a partir de la cantidad de mezcla a secar así como las características del flujo de aire. Alimentación de la emulsión W 1 /O/W 2 Flujo de aire a la entrada Tiempo de residencia de la partícula

1,375.08kg/carga. 11, 103.38m 3 /hr. 1.03s.

Con los datos anteriores se obtiene el volumen necesario para este secador, obteniendo así las siguientes dimensiones: Diámetro del tanque 4.80m Altura del tanque 9.80m El secador tiene en la parte inferior un cono y un ventilador que trabaja a una velocidad de 262.45m 3 /seg (Ver Apéndice1).

25

ESTRUCTURA JERÁRQUICA DE LA EMPRESA. La empresa contara con el siguiente organigrama con el fin de facilitar la asignación de obligaciones y la delegación de responsabilidades de cada individuo dentro de la empresa.

Director General

Departamento de Administración

Departamento de Producción

Operarios

Vigilantes

Almacén

Chofer

Control de Calidad

Finanzas

Recursos Humanos

Ayudante General

TIR Y TREMA DEL PROYECTO. Gastos Generados por la empresa. Para el cálculo del potencial económico, se sabe que la empresa producirá 6250kg/día, cuyo precio será de 10.5USD/kg. De esta forma obtenemos que: PE = Pprod − PMP PE = 10.5 − 4.15 PE = 6.35USD / kg

26

Los costos diarios de la materia prima se encuentran especificados en la Tabla 4. Tabla 4. Costos de la Materia Prima.

Precio (USD/kg) 15.7 29.0 9.50 4.5 1.37 22.72 4.0 0.69 1.23 0.53 1.33

Sustancia Carotenos Chile rojo(1) Carotenos Cempasuchitl (1) Ácido Ascórbico (1) Goma Arábiga (1) Aceite de soya (2) Aceite de Pescado (3) Goma de mezquite (2) Harina de Soya (2) Panodán (2) Grinsted (2) Agua (m3) TOTAL

Cantidad (kg/día) 203.45 16.71 14.53 908.27 568.50 284.83 908.27 363.31 72.66 290.65 10.12

En la siguiente tabla se muestran equipos empleados en el proceso.

Costo (USD/día) 3,194.17 484.59 138.04 4,087.22 778.85 6,471.34 3,633.08 250.68 89.37 154.04 13.33 19,294.71

los costos anuales para los diferentes

Tabla 5. Costos de los Equipos Utilizados.

Equipo Mayor

Cantidad

Diámetro (m)

Altura (m)

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 S1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

0.55 0.81 1.0 1.6 1.7 1.66 1.61 2.06 4.70

0.83 1.22 1.5 2.4 2.55 2.49 2.42 3.09 14.3

Equipo Menor Cantidad BC BG BDP Tuberías FR1 Trat. Agua FR2 TOTAL

6 1 1 1 1 1

Volumen Costo (USD) (m3) 0.13 0.64 0.78 3.21 3.60 3.61 3.28 6.90 139.18

4950 4950 3960 3960 3960 3960 3960 5500 600000

Potencia (hP)

Costo (USD)

5 10 20

5945 1982 3820 701 1485 3409 1485 654027

27

En la Tabla 6, se muestran los salarios del personal que laborará en la planta, estos sueldos son expresados en moneda nacional (pesos mexicanos) y están basados la comisión nacional de salarios mínimos a partir del 1 de enero del 2005. Tabla 6. Sueldo de los trabajadores

Experiencia necesaria

Sueldo o salario mensual ($)

Establecer las políticas y objetivos generales de la empresa.

10 años

60,000

1 Gerente de Producción.

Control y manejo de los procesos de producción.

3 años

30,000

1 Gerente de Administración.

Control y manejo de materia prima.

3 años

20,000

1Gerente de Ventas

Administración de las ventas de la empresa.

3 años

20,000

1 Gerente de compras

Administración de las compras de la empresa.

3 años

20,000

1 Gerente de Contabilidad.

Administración de recursos monetarios de la empresa.

3 años

15,000

3 Ayudantes en general

Limpieza

1 año

2,000

2 Vigilante

Vigilancia

1 año

3,500

2 Chofer

Entrega

2 años

2,500

1 Encargado de control de calidad

Verifica que la producción cumpla con las normas y especificaciones del proceso.

3 años

15,000

1 Laboratoristas

Realizan el cultivo y la producción de los embriones somáticos.

2 años

10,000

2 Operarios de maquinaria

Realizan los diferentes procesos de producción

2 años

3,000

1 Empacador de producto terminado

Se encargan de recibir el producto terminado y de llevarlo hasta el cuarto de almacenamiento.

1 año

2,000

2 Encargados de almacén

Control y supervisión de entradas y salidas de materia prima y producto terminado.

2 años

6,000

No. de personas

Proceso/Funciones

1 Director general

28

Por lo tanto, el salario que se tendría que pagar al mes es de $228,000.00, es decir, anualmente se tendría que pagar por concepto de salarios $2,736,000 esto a dólares 248,727 USD. En la Tabla 7, se muestran los costos de combustibles empleados por toda la planta al dia, estos costos son expresados en moneda nacional (pesos mexicanos) y están basados en las cuotas dadas a conocer por la Comisión Federal de Electricidad y por la Presidencia de la República para el 2005. Tabla 7. Costo de combustibles.

Gastos de Combustibles Concepto $/dia Tanques (Luz Eléctrica) 46 Bombas (Luz Electrica) 262 Secador (Gas LP) 9480 2 Camiones (Diesel) 431 Ventilador (Luz Electrica) 30.20 Bomba de vacío (Luz Electrica) 120.80 Total 10369

$/mes 1380 7852 284400 12923 906 3624 311085

Como se observa, los costos que se tendría que pagar al mes es de $311,085, es decir, anualmente se tendría que pagar por concepto de combustibles $3,733,020, si traducimos dicha cantidad a dólares 339,365 USD. En la Tabla 8, se muestran otros gastos generados mensualmente en la empresa mensualmente, estos costos son expresados en moneda nacional (pesos mexicanos) y están basados en las cuotas fijadas por las comisiones encargadas. Tabla 8. Otros gastos.

Otros gastos Concepto Oficinas (Luz Eléctrica) Agua Otros

$/mes 893 1915 5000

Los gastos totales mensuales a pagar será de $7,808; por consiguiente, anualmente se tendría que pagar por concepto de otros gastos $93,696, es decir, 8518USD. Con base en la información obtenida, se tiene que: TIR =46.86% TREMA = 35%

29

Por lo tanto, es rentable el proyecto de la planta productora de complemento alimenticio para camarón, pensando en recuperar la inversión en 10 años. Los cálculos detallados de los parámetros anteriores se encuentran en el apéndice 4. UBICACIÓN DE LA PLANTA. La planta se ubica en San Blas, Nayarit, ya que es una de las principales entidades productoras y consumidoras de camarón blanco (Litopenaeus vannamei). Además de que el clima es apropiado para la producción del complemento alimenticio deseado. Cabe mencionar que dicha ciudad cuenta con una infraestructura adecuada para al transporte de nuestro producto. Es decir, se cuenta con establecimientos de redes y canales de comercialización de la producción obtenida para operar en mercados locales, nacionales y extranjeros; considerando el marco del “libre comercio”. CRITERIOS DE SEGURIDAD.

Aspectos de Seguridad. La falta de prevención, cada vez que se introducen sustancias químicas en los ambientes de trabajo, sin tener conocimiento sobre sus peligros o sin haber practicado estudios sobre la misma, ocasiona efectos nocivos para la salud. Debido a que gran parte de la materia prima son polvos, se debe tener un equipo especial para el personal que laborará en la planta como mascarillas, etc. Algunos aspectos toxicológicos de cada sustancia empleada para el alimento artificial, se encuentran citados en el Apéndice A. El proceso de producción debe cumplir con los lineamientos establecidos por el gobierno federal y estatal, como las que se muestran a continuación. •

Normas oficiales Mexicanas

En el marco de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y de la Ley de la Pesca y su reglamento, a partir de 1993, mediante la instalación del Comité Consultivo Nacional de Normalización de Pesca Responsable, se han elaborado las siguientes disposiciones jurídicas que permitan el desarrollo armónico de la acuacultura, de las cuales están vigentes las siguientes:

30

NOM-021-PESC-1994 que acredita los alimentos balanceados, los ingredientes para su elaboración y los productos alimenticios no convenientes, utilizados en la acuicultura y el ornato, importados y nacionales, para su comercialización y consumo (DOF 20/1/95). NOM-022-PESC-1994 que establece las regulaciones de higiene y su control, así como la aplicación del sistema de análisis de riesgo y control de puntos críticos en las instalaciones y procesos de las granjas acuícolas (DOF 26/01/95). NOM-EM-001-SEMARNAP-PESC-1999 que establece los requisitos y medidas para prevenir y controlar la introducción y dispersión de las cepas de los agentes patógenos causales de las enfermedades denominadas Síndrome del Virus de la Mancha Blanca (WSSV), que puedan poner en riesgo las poblaciones silvestres y cultivadas a través de las importaciones y movilizaciones del territorio nacional (DOF 24/09/99). NOM-012-ZOO-1993. Es de observancia obligatoria en todo el territorio nacional y tiene por objeto establecer las especificaciones para la producción y control de calidad que deberán cumplir los productos químicos, farmacéuticos, biológicos y alimenticios para uso o consumo en animales. Es aplicable a todos los establecimientos dedicados a la producción, importación, acondicionamiento y almacenamiento con fines de distribución y comercialización de productos químicos, farmacéuticos, biológicos y alimenticios destinados al uso o consumo en animales, que representen un riesgo zoosanitario. La vigilancia de esta Norma corresponde a la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación y a los gobiernos de las entidades federativas, del Distrito Federal y de los municipios en el ámbito de sus respectivas atribuciones y circunscripciones territoriales, de conformidad con los acuerdos de coordinación respectivos. La aplicación de las disposiciones contenidas en esta Norma compete a la Dirección General de Salud Animal, así como a las delegaciones de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación en el ámbito de sus respectivas atribuciones y circunscripciones territoriales.

31

APÉNDICE 1. ESCALAMIENTO DE EQUIPOS Tanque T1 para la formación de la fase acuosa (W1). Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ] Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3

(7)

4

Debido que se requiere producir 6,250 kg de microcápsulas por día, para lograrlo se necesitan de 145.3kg (0.13 m 3 ) W 1 por cada carga, considerando que durante el día se tendrán dos cargas de la misma porporción. De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

(8)

π

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque D=3

4(0.13)

π

= 0.55m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación:

tanque con la siguiente

32

H =1 Dt

⇒

H = Dt = 0.55m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 0.55 = = 0.18m 3 3

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 0.55 = = 0.046m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.18m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W=

Da 0.18 = = 0.036m 5 5

⇒

L=

Da 0.18 = = 0.045m 4 4

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la fase interna de la emulsión simple W 1 , para ello, se empleo el Reynolds para fluidos no- newtonianos [ 1 6 ] ya que W 1 se comporta como un fluido pseudoplástico (Ver apéndice 3) Re =

N 2 − n′ Da 2 ρ 11n ' −1 k '

(9)

Donde: N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano

33

Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.9075, k’ = 15.9905, N=1000s - 1 y ρ = 1100kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9) ( 2 − 0.9075 ) 2 ( ( 16.67 ) 0.18) (1100 ) Re = 11(0.9075 −1) (15.9905)

Re = 60.2

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 2.8 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

Donde la potencia para el tanque es de P = 2.8(1100 )(16.67)3 (0.18 )5 P = 2696Watts Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 3.61 hP P = 3.75 hP Tanque T2 para la formación de la fase oleosa (O). Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ] Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque

34

H = J = E = W = L =

Altura del líquido Anchura de las placas deflectoras Altura del rodete Anchura de las palas Longitud del rodete

Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3

(7)

4

Debido que se requiere producir 6,250 kg de microcápsulas por día, para lograrlo se necesitan 581.3kg (0.64 m 3 ) de O por cada carga, considerando que durante el día se tendrán dos cargas de la misma proporción. De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

(8)

π

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque D=3

4(0.64 )

π

= 0.81m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 0.81m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 0.81 = = 0.27 m 3 3

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

⇒

J=

Dt 0.81 = = 0.068m 12 12

Calculando la altura del rodete

35

E =1 Da

⇒

E = Da = 0.27 m

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W=

Da 0.27 = = 0.054m 5 5

⇒

L=

Da 0.27 = = 0.068m 4 4

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la fase interna de la emulsión simple W 1 , para ello, se empleo el Reynolds para fluidos no- newtonianos [ 1 6 ] ya que W 1 se comporta como un fluido pseudoplástico (Ver apéndice 3) N 2 − n′ Da 2 ρ Re = 11n ' −1 k '

(9)

Donde: N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.8414, k’ = 14.3600, N = 6s - 1 y ρ = 903kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9) (2 − 0.8414 ) 2 ( 6) ( 0.27 ) (903) Re = 11(0.8414 −1) (14.3600 )

Re = 53.5

36

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 2.75 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

Donde la potencia para el tanque es de P = 2.75(903)(6)3 (0.27 )5 P = 769.65Watts Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 1.03 hP P = 1.5 hP Cabe mencionar que la agitación en este tanque es menor debido a que se desea evitar la degradación de los aceites provocada por el calentamiento de los mismos debido a la fricción generada por la agitación misma. Tanque T3 para el premezclado de la emulsión simple (W1 / O). Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ] Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete Sabemos que el volumen de tanque es:

37

V=

πD 3

(7)

4

Para este caso, se considera que el contenido del tanque debe ser de 0.78m 3 obtenido de un balance de materia en dicho tanque por cada carga, considerando que durante el día se tendrán dos cargas de la misma proporción. De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

(8)

π

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque D=3

4(0.78)

π

= 1m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 1m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 1 = = 0.33m 3 3

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 1 = = 0.083m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.33m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W=

Da 0.33 = = 0.066m 5 5

38

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

⇒

L=

Da 0.33 = = 0.083m 4 4

De igual forma, se determinó el número Reynolds empleando la ecuación (9).

Re =

N 2 − n′ Da 2 ρ 11n ' −1 k '

(9)

Donde: N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.8771, k’ = 14.018, N = 16.67s - 1 y ρ = 932kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9) Re =

(4.16)(2 − 0.8771) (0.33)2 (932 ) 11(0.8771−1) (14.018 )

Re = 48.27

Donde Np = k L /Re, para el caso del tipo de agitador se tiene que k L =44.5, por lo que: Np = 2.7 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

39

Donde la potencia para el tanque es de P = 0.19(932 )(16.67 ) 3 (0.33)5 P = 712.39Watt Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 0.95 hP P = 1.0 hP Tanque T4 para la de la solución de goma de mezquite. Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ] Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3 4

(7)

En este caso, se consideró preparar la cantidad de solución de goma de mezquite para las dos cargas, por lo que el volumen requerido de ésta es de 3.21m 3 . De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

π

(8)

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque

40

D=3

4(3.21)

π

= 1 .6 m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 1.6m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 1.6 = = 0.53m 3 3

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 1.6 = = 0.13m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.53m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W=

Da 0.53 = = 0.18m 5 5

⇒

L=

Da 0.53 = = 0.13m 4 4

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la solución de mezquite, obteniendo así lo siguiente: N 2 − n′ Da 2 ρ Re = 11n ' −1 k '

(9)

Donde:

41

N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.8593, k’ = 14.306, N = 8.33s - 1 y ρ = 850kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9) Re =

(1.67)( 2 − 0.8593) (0.53) 2 (850 ) 11(0.8593−1) (14.306 )

Re = 41.98

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 2.8 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

Donde la potencia para el tanque es de P = 2.8(850 )(1.67 )3 (0.5 )5 P = 346.40 Watts

Convirtiendo la potencia en hP tenemos que P = 0.46 hP P = 0.5 hP Tanque T5 para la de la solución de goma arábiga. Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ]

42

Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3

(7)

4

En este caso, se consideró preparar la cantidad de solución de goma de mezquite para las dos cargas, por lo que el volumen requerido de ésta es de 3.6m 3 . De la ecuación (7) despejamos el diámetro 4V

D=3

(8)

π

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque D=3

4(3.6 )

π

= 1 .7 m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 1.7 m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 1.7 = = 0.57 m 3 3

43

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 1.7 = = 0.14m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.57 m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W=

Da 0.57 = = 0.11m 5 5

⇒

L=

Da 0.57 = = 0.14m 4 4

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la solución de mezquite, obteniendo así lo siguiente: N 2 − n′ Da 2 ρ Re = 11n ' −1 k '

(9)

Donde: N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.9461, k’ = 15.123, N = 1.67s - 1 y ρ = 760kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9)

44

Re =

(1.67 )(2−0.9461) (0.57 )2 (760) 11(0.9461−1) (15.123)

Re = 31.9

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 2.0 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

Donde la potencia para el tanque es de P = 2.0(760 )(1.67 )3 (0.57 )5 P = 425.96 Watts Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 0.57 hP P= 0.75 hP Tanque T6 para la formación de la fase externa (W2). Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ] Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete

45

Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3

(7)

4

En este caso, se consideró preparar la cantidad de solución de goma de mezquite para las dos cargas, por lo que el volumen requerido de ésta es de 3.61m 3 . De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

(8)

π

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque D=3

4(3.61)

π

= 1.66m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 1.66m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 1.66 = = 0.55m 3 3

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 1.66 = = 0.14m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.55m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W=

Da 0.55 = = 0.11m 5 5

46

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

⇒

L=

Da 0.55 = = 0.14m 4 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la solución de mezquite, obteniendo así lo siguiente: N 2 − n′ Da 2 ρ Re = 11n ' −1 k '

(9)

Donde: N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.9027, k’ = 14.715, N = 1.67s - 1 y ρ = 850kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9) Re =

(1.67)( 2 −0.9027 ) (0.55)2 (850 ) 11(0.9027 −1) (14.715 )

Re = 38.65

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 2.7 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

47

Donde la potencia para el tanque es de P = 2.7(850 )(1.67 )3 (0.55)5 P = 534.74Watts Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 0.72 hP P = 0.75 hP Tanque T7 para la formación de la emulsión múltiple (W1/O/W2). Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ] Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3 4

(7)

En este caso, se consideró preparar la cantidad de solución de goma de mezquite para las dos cargas, por lo que el volumen requerido de ésta es de 3.28m 3 . De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

π

(8)

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque

48

D=3

4 (3.28 )

π

= 1.61m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 1.61m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 1.61 = = 0.54 m 3 3

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 1.61 = = 0.13m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.54 m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W =

Da 0.54 = = 0.11m 5 5

⇒

L=

Da 0.54 = = 0.14 m 4 4

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la solución de mezquite, obteniendo así lo siguiente:

Re =

N 2 − n′ Da 2 ρ 11n ' −1 k '

(9)

Donde:

49

N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.708, k’ = 14.144, N = 1.67s - 1 y ρ = 1109kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9)

(1.67)( 2 −0.708 ) (0.54 )2 (1109) Re = 11(0.708 −1) (14.144 ) Re = 85.64

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 2.4 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da  gc  

(10)

Donde la potencia para el tanque es de P = 2.4 (1109)(1.67 )3 (0.54 )5 P = 565.79Watts Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 0.76 hP P = 1.0 hP Tanque T8 para la dilución de la emulsión múltiple (W1/O/W2). Para el diseño del tanque se utilizaron la siguientes relaciones. [ 1 6 ]

50

Da 1 = Dt 3

H =1 Dt

J 1 = Dt 12

E =1 Da

w 1 = Da 5

L 1 = Da 4

Donde: Da = Es el diámetro del rodete Dt = Diámetro del tanque H = Altura del líquido J = Anchura de las placas deflectoras E = Altura del rodete W = Anchura de las palas L = Longitud del rodete Sabemos que el volumen de tanque es: V=

πD 3

(7)

4

En este caso, se consideró preparar la cantidad de solución de goma de mezquite para las dos cargas, por lo que el volumen requerido de ésta es de 6.90m 3 . De la ecuación (7) despejamos el diámetro D=3

4V

(8)

π

Sustituyendo datos tenemos que el diámetro del tanque D=3

4 (6.9 )

π

= 2.06m

Ahora se calcula la altura del líquido en el ecuación: H =1 Dt

tanque con la siguiente

⇒

H = Dt = 2.06m

⇒

Da =

Calculando el diámetro del rodete Da 1 = Dt 3

Dt 2.06 = = 0.69m 3 3

51

Calculando la anchura de las placas deflectoras J 1 = Dt 12

Dt 2.06 = = 0.17m 12 12

⇒

J=

⇒

E = Da = 0.69m

Calculando la altura del rodete E =1 Da

Calculando la anchura de las placas W 1 = Da 5

⇒

W =

Da 0.69 = = 0.14 m 5 5

⇒

L=

Da 0.69 = = 0.17m 4 4

Calculando la longitud del rodete L 1 = Da 4

Por otra parte, es necesario determinar el número de Reynolds para la solución de mezquite, obteniendo así lo siguiente: N 2 − n′ Da 2 ρ Re = 11n ' −1 k '

(9)

Donde: N = El numero de revoluciones por minuto Da = Diámetro del rodete ρ = Densidad del Fluido n’ = Índice de comportamiento del flujo de un fluido no-newtoniano k’ = Índice de consistencia de un flujo de un fluido no-newtoniano Los valores de n’ y k’ se determinaron experimentalmente como se muestra en el apéndice 3. Para la fase W 1 se encontró que n’ = 0.750, k’ = 14.00, N = 1.67s - 1 y ρ = 1000kg/m 3 Sustituyendo estos valores en la ecuación (9)

52

(1.67)(2 − 0.750 ) (0.69)2 (1000 ) Re = 11(0.750 −1) (14.00 ) Re = 117.28

De la figura 9.15 del Mc Cabe determinamos la potencia para un fluido pseudoplástico, obteniendo así Np = 3.9 De la ecuación 9.18 del Mc Cabe determinamos la potencia 5  P = Np ⋅ ρ ⋅ N 3 ⋅  Da gc  

(10)

Donde la potencia para el tanque es de P = 3.9(1000 )(1.67 )3 (0.69 )5 P = 2824Watts Convirtiendo la potencia en hP tenemos que

P = 3.79 hP P = 4.0 hP Diseño del Secador por Aspersión. Características para el diseño: Condiciones para el Aire Temperatura ambiente = 25°C Temperatura a la entrada al secador = 170°C Temperatura a la salida del secador = 70°C Humedad relativa = 70% Para la Emulsión Porcentaje de sólidos = 30 Balances de Materia. Cantidad de humedad en el sólido a la entrada: WC = 0.341

kg Agua

=1

kg Agua

kg Producto kg Sólidos kg Agua kg Agua Cantidad de humedad en el sólido a la salida: We = 0.03 = 0.0417 kg Producto kg Sólidos

53

Flujo másico de entrada: m A = 1375

kg emulsion h

Balance de Materia Global m A = m P + m OUT W

⇒ 1, 375

kg emulsion = m P + m OUT W h

Balance de Materia para Sólidos:

WP m A = (1 − We )m P

⇒

(0.3) 1, 375 = (1 − 0.341)m P

∴ m P = 625.95

kg Producto h

kg W h Por lo tanto, el flujo másico de polvo seco que se va a obtener en el secador es de kg kg 625.95 Producto ; y la cantidad de humedad retenida por el aire es de 749.05 W . h h ∴ m OUT = 1, 375 − 625.95 = 749.05 W

Balances de Energía kJ . Estimado a partir del contenido de agua en el sólido a la entrada kg °K kJ C P,P OUT = 2.50976 . Estimado a partir del contenido de agua en el sólido a la salida kg °K kJ IN C G, = 1.0301 . Estimado a partir de las características del aire a la entrada al secador P kg °K kJ OUT C G, = 1.06152 . Estimado a partir de las características del aire a la salida al secador P kg °K kJ λ W = 2, 334 . Calor latente de vaporización promedio kg Con todo lo anterior se realiza el balance de energía: C P,P IN = 2.50976

G , IN (TGIN - T ref )m GIN = C PP , IN (TEIN - T ref )m IN E + CP

λ W m OUT + C GP ,OUT (TGOUT - T ref )m OUT + C PP , OUT (TEOUT - T ref )m OUT W G E Sustituyendo los valores antes calculados, y tomando la temperatura de referencia de 0°C, se obtiene la siguiente expresión:

(2.50976)(25 - 0 ) 1, 375 + (1.0301)(170 − 0 )m GIN = (2, 334 ) 749.05 + (1.06152)(55 − 0 )m OUT G

54

OUT Como m IN están referidas a masa de aire seco, se pueden resolver la ecuación anterior G ,mG

= m G ”, por lo tanto, el valor para la masa del aire haciendo la siguiente igualdad “ m GIN = m OUT G kg es “ m G = 14 , 648.26 Aire Seco ”. h

Para poder determinar el flujo de aire en la alimentación al secador, se necesita el volumen específico del aire a las condiciones de entrada, utilizando la tabla psicométrica este valor es de m3 ν G = 0.758 , con lo anterior el flujo de aire que tienen que suministrar el ventilador kg Aire Seco al secador es de: m3 VG = 14 , 648.26 (0.758 ) = 11, 103.38 h Este parámetro es muy importante para determinar la longitud del equipo, el segundo parámetro de igual importancia, es el tiempo de residencia de la partícula en el secador; para lo cual se requiere definir lo siguiente: Densidad de la fase liquida en la alimentación: ρ L = 1, 050

kg emulsión m3

Diámetro máximo del aspersor: D 0 = 120 x10 -6 m W Conductividad térmica para el aire: k G = 0.0357 m °C Temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada del secador TW = 51 °C kg Densidad de la gota en la alimentación: ρ P = 1, 740 emulsión m3 Diferencia de temperatura promedio: ∆TPr om = 1702−51 = 59.5 °C Para el periodo de secado constante, el tiempo de secado de la partícula es ρL λ W D0 2 tC = 8 k G (TGIN − TW ) Para el periodo de secado decreciente, el tiempo de secado de la partícula es ρ λ D (W − We ) tF = P W C P 6 h ∆TProm Podemos estimar el tiempo total de secado sumando las expresiones de secado “constante – decreciente”. ρLλ W D0 2 ρ P λ W D C (WP − We ) t= + 6 h ∆TProm 8 k G (TGIN − TW ) Para poder utilizar esta ecuación necesitamos estimar el diámetro de la partícula “DC” y el coeficiente convectivo “h”, inicialmente se necesita calcular el contenido de agua en una partícula:

55

3 4

π (60 x10 −6 ) 1, 050 (1 - 0.30 ) = 6.6501 x10 −10 kg auga 3

Para el periodo de secado decreciente, el contenido de humedad de la partícula es “WC”, entonces la fracción de agua evaporada es de 0.026 y el diámetro de la partícula se estima:

(1 − 0.026) 6.6501 x10 −10

= 43 π (rC )3 1, 730 (.341) ⇒ rC = 5.8522 x10 -5 m

2 kG 0.0357 W = = 610 2 .Con esto se tiene -5 DC 5.8522 x10 m °C todo lo necesario, para determinar el tiempo de estancia de la partícula, preciso para que se cumpla con las condiciones de secado necesarias. Por lo tanto:

Estimando el coeficiente convectivo, h =

 1050 (2225) (120 x10 -6 )2 1740 (2325) (117.06 x10 -6 )2 (1 − 0.0417)  t= +  1000 6 (610 )(59.5)  8 (0.0357)(170 − 51)  τ = 1.034 s Con lo anterior, el tiempo de residencia para la partícula es de τ = 1.034 s . Éste es el tiempo mínimo de residencia para que se cumplan las condiciones de secado requeridas. Una manera de determinar la longitud del secador es multiplicar la velocidad superficial del aire y el tiempo de residencia. Para calcular la velocidad superficial es necesario dividir al flujo volumétrico (antes calculado) entre el área transversal, y siguiendo una relación longitud – L L diámetro, recomendada industrialmente, = 2 ⇒ = 4 , se tiene la siguiente expresión: d r 1 L = 974.53 2 L Para resolver esta ecuación no lineal, se utilizó el método de Newton - Rapson y el resultado para la longitud del secador es 9.8m con diámetro de 4.9m.

56

APÉNDICE 2. COSTO DE EQUIPOS.

Los costos de los diferentes equipos fueron determinados empleando las gráficas del Ulrich [ 1 6 [ , considerando que el índice Chemical Enginering es de 402, en el 2004. La determinación de los costos se obtuvo al aplicar la siguiente ecuación: Precio de gráfico *

Índice Actual Índice referido en Gráfico

TANQUES DE AGITACIÓN.

Empleando la Figura 5-42 [ 1 6 ] , se determinó el costo para cada uno de los tanques de agitación, obteniendo los siguientes resultados: •

Tanque T 1 para la formación de W 1 . o Opera con 2.7kW, el material de construcción es acero inoxidable.

4.5x103 ⋅ •

402 = 4,950USD 315

Tanque T 2 para la formación de O. o Opera con 0.77kW, el material de construcción es acero inoxidable.

3.6x103 ⋅ •

402 = 3,960USD 315

Tanque T 3 para la formación de W 1 /O. o Opera con 0.71kW, el material de construcción es acero inoxidable.

3.6 x103 ⋅ •

402 ⋅ 2.5 = 11,486USD 315

Tanque T 4 para la solución de goma de mezquite. o Opera con 0.35kW, el material de construcción es acero inoxidable.

57

3.6x10 3 ⋅ •

402 = 3,960USD 315

Tanque T 5 para la solución de goma arábiga. o Opera con 0.43kW, el material de construcción es acero inoxidable.

402 3.6x103 ⋅ = 3,960USD 315 •

Tanque T 6 para la formación de W 2 . o Opera con 0.53kW, el material de construcción es acero inoxidable.

3.6x103 ⋅ •

402 = 3,960USD 315

Tanque T 7 para la formación de W 1 /O/W 2 . o Opera con 0.57kW, el material de construcción es acero inoxidable.

3.6x103 ⋅ •

402 = 3,960USD 315

Tanque T 8 para dilución de la emulsión múltiple. o Opera con 2.82kW, el material de construcción es acero inoxidable.

5.0x103 ⋅

402 = 5,500USD 315

SECADOR POR ASPERSIÓN. Ventilador para secador.

Empleando la figura 5-29 [ 1 6 ] con un flujo de aire de 262.45m 3 /seg., el precio del ventilador proporcionado por la gráfica fue de 3.0x10 2 , por lo tanto, el precio del ventilador se encuentra dado por:

3.0x10 2 ⋅

402 = 392USD 315

58

FILTRO DE CANASTA ROTATORIO.

Para las soluciones de ambas gomas se estimó que el porcentaje de impurezas (basura) fue del 2% para cada una; lo que representa un flujo de 1.82 kg/hr. Para la remoción de éstas, se emplean dos filtros rotatorios de canasta, los cuales tienen un costo de $2,971USD. BOMBAS CENTRÍFUGAS.

El proceso necesita 6 bombas centrífugas de 5hp, una bomba Gaulin de 10hp, y una bomba de Diafragma de Desplazamiento Positivo de 20hp. El material de todas las bombas es de acero inoxidable, y el costo de éstas se muestra en la siguiente tabla: Tipo de Bomba Centrífuga. Gaulin. Diafragma Positivo

Cantidad 6 1 1

Costo Total (USD) 5,945 1,982 3,820

TUBERÍA. El proc eso necesita tubería de acero inoxidable, a continuación se muestra la cantidad total de tubería y la cantidad por tamaño de diámetro requerido, así como el costo total del mismo.

T1 (W1) T2 (O) T3 (W1/O) T4 (GM) T5 (GA) FR1 (GM) FR2 (GA) T6 (W1/O/W2) T7 (Dilución) TOTAL

Longitud necesaria D1 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25

1,25 3,25 10,75

Longitud necesaria D2 3,70 4,10

Longitud necesaria D3

Longitud necesaria D4

Longitud Total (m)

Costo (USD)

70,11

701,10

5,15 4,95 4,95 6,00 6,00 5,17 19,25 34,96

5,15

19,25

La longitud considera desde Salida Ti hasta entrada Ti+1

59

Donde

D1 nominal (in) 1,50 D2 nominal (in) 1,25 D3 nominal (in) 0,75 D4 nominal (in) 0,50

D1 (m) 0,04089 D2 (m) 0,03505 D3 (m) 0,02903 D4 (m) 0,0158

60

APÉNDICE 3. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS REOLÓGICOS.

En este apartado se muestra el cálculo de los índices de consistencia (k) y la constante n para conocer el comportamiento de los fluidos que están empleando en el proceso. Cabe mencionar que con base en los datos experimentales obtenidos a través de un reómetro Brookfiel a temperatura ambiente, se puede observar en las tablas siguientes, que los fluidos se comportan como un fluido ley de potencia de acuerdo con la siguiente ecuación: τ = kγ n
Parámetros reológicos para la goma arábiga.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.1. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) -4.78E-05 0.6 0.01 0.1938 -2.26E-05 1.5 0.025 0.4612 -3.44E-06 3 0.05 0.8887 1.567E-05 6 0.1 1.7121 3.479E-05 12 0.2 3.2987 6.006E-05 30 0.5 7.8493

Los cuales son linealizados, para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln T

Goma Arábiga 3

y = 0.9461x + 2.7162 R 2 = 0.998671

τ

2

Ln

1

0

-1

-2 -5

-4

-3

-2

-1

0

n L

γ

Gráfica 1. Propiedades reológicas de la Goma Arábiga.

61

De esta forma se obtuvo: k=15.123 n=0.9461 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 5 .
Parámetros reológicos para la goma de mezquite.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.2. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) 8.01E-06 0.6 0.01 0.2735 1.82E-05 1.5 0.025 0.6010 3.2 E-05 3 0.05 1.0903 5.7E-05 6 0.1 1.9780 1.05E-04 12 0.2 3.5883 203E-04 30 0.5 7.8858 4.2E-04 60 1 14.3060

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Goma de Mezquite. 3 y = 0.8593x + 2.6607 R 2 = 0.98976 2

Ln τ

1

0

-1

-2 -5

-4

-3

-2

-1

0

1

Ln γ

Gráfica 2. Propiedades reológicas de la Goma de Mezquite.

62

De esta forma se obtuvo: k=14.306 n=0.8593 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 4 .
Parámetros reológicos para los carotenos de chile rojo.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.3. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) 3.5E-06 0.3 0.005 0.1202 6.5E-06 0.6 0.01 0.2245 1.5E-05 1.5 0.025 0.5128 2.8E-05 3 0.05 0.9579 5.2E-05 6 0.1 1.7892 9.7E-05 12 0.2 3.3420 2.22E-04 30 0.5 7.6333 4.16E-04 60 1 14.2580

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Carotenos de Chile Rojo 3 y = 0.9014x + 2.6573 R2 = 0.998 2

Ln τ

1

0

-1

-2

-3 -6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Ln γ

Gráfica 3. Propiedades reológicas para los Carotenos de Chile Rojo.

63

De esta forma se obtuvo: k=14.258 n=0.9014 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 1 .
Parámetros reológicos para el aceite de pescado.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.4. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) 6.1E-06 0.3 0.005 0.2095 1.05E-05 0.6 0.01 0.3607 2.16E-05 1.5 0.025 0.7398 3.71E-05 3 0.05 1.2737 6.39E-05 6 0.1 2.1931 1.10E-04 12 0.2 3.7761 2.26E-04 30 0.5 7.7443 3.90E-04 60 1 13.3340

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Aceite de Pescado. 3 y = 0.7839x + 2.5903 R2 = 0.987

Ln τ

2

1

0

-1

-2 -6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Ln γ

Gráfica 4. Propiedades reológicas para el Aceite de Pescado.

64

De esta forma se obtuvo: k=13.334 n=0.7839 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 2 .
Parámetros reológicos para el aceite de soya.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.5. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) 6.1E-06 0.3 0.005 0.2095 1.05E-05 0.6 0.01 0.3607 2.16E-05 1.5 0.025 0.7398 3.71E-05 3 0.05 1.2737 6.39E-05 6 0.1 2.1931 1.10E-04 12 0.2 3.7761 2.26E-04 30 0.5 7.7443 3.89E-04 60 1 13.3340

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Aceite de Soya. 3 y = 0.6897x + 2.5646 R 2 = 0.997

Ln τ

2

1

0

-1

-2 -6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

Ln γ

Gráfica 5. Propiedades reológicas para el Aceite de Soya.

65

De esta forma se obtuvo: k=12.996 n=0.6897 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 2 .
Parámetros reológicos para el Grinsted.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.6. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) 2.4E-06 0.3 0.005 0.0809 4.81E-06 0.6 0.01 0.1634 1.21E-05 1.5 0.025 0.4139 2.44E-05 3 0.05 0.8358

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Grinsted. 0 y = 1.0141x + 2.8587 R 2 = 0.968

-0.5

Ln τ

-1

-1.5

-2

-2.5

-3 -5.5

-5

-4.5

-4

-3.5

-3

-2.5

Ln γ

Gráfica 6. Propiedades reológicas para el Grinsted.

De esta forma se obtuvo:

66

k=17.438 n=1.0141 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 2 .


Parámetros reológicos para el Pánodan.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.7. Datos experimentales. Velocidad A (rpm) γ (s-1) τ (Pa sn) 4.1E-06 0.3 0.005 0.1401 7.7E-06 0.6 0.01 0.2638 1.78E-05 1.5 0.025 0.6094

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Pánodan. -0.4 y = 0.9136x + 2.8749 R 2 = 0.997

-0.6 -0.8

Ln τ

-1 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2 -5.5

-5

-4.5

-4

-3.5

Ln γ

Gráfica 7. Propiedades reológicas para el Pánodan.

De esta forma se obtuvo: k=17.723 n=0.9136 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 1 . 67


Parámetros reológicos para la Emulsión W1/O/W2.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A4.8. Datos experimentales. Velocidad A γ (s-1) τ (Pa sn) (rpm) 1.58E-05 0.6 0.01 0.5422 3.02E-05 1.5 0.025 1.0375 4.94E-05 3 0.05 1.6951 8.07E-05 6 0.1 2.7693 1.319E-04 12 0.2 4.5244 2.523E-04 30 0.5 8.6573 4.123E-04 60 1 14.1440

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Emulsión Múltiple. 3 y = 0.7082x + 2.6493 R 2 = 0.998

2.5

Ln τ

2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -5

-4

-3

-2

-1

0

1

Ln γ

Gráfica 8. Propiedades reológicas para la Emulsión Múltiple.

De esta forma se obtuvo: k=14.144 n=0.7082 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 7 .

68


Parámetros reológicos para la Emulsión Simple.

Los datos experimentales obtenidos, fueron: Tabla A3.9. Datos experimentales. Velocidad A γ (s-1) τ (Pa sn) (rpm) 7.2E-06 0.6 0.01 0.2469 1.61E-05 1.5 0.025 0.5515 2.95E-05 3 0.05 1.0129 5.42E-05 6 0.1 1.8603 9.96E-05 12 0.2 3.4168 2.225E-04 30 0.5 7.6322 4.086E-04 60 1 14.0180

Linealizando para graficar Ln τ vs Ln γ con el fin de obtener de la misma el valor de la pendiente y de la ordenada, que corresponde a n y a Ln k, respectivamente. Ln t

Emulsión Simple. 3 y = 0.8771x + 2.6403 R 2 = 0.968

Ln τ

2

1

0

-1

-2 -5

-4

-3

-2

-1

0

1

Ln γ

Gráfica 9. Propiedades reológicas para la Emulsión Simple.

De esta forma se obtuvo: k=14.018 n=0.8771 Los cuales fueron utilizados para el cálculo de la potencia correspondiente al tanque T 3 .

69

APÉNDICE 4. CÁLCULOS DE LA TIR Y TREMA.

Para determinar la rentabilidad del proyecto se calculó el flujo antes de impuestos (FAI), considerando que la inversión se recupera en 10 años, donde para el primer hasta el décimo año se obtuvo por medio de la siguiente ecuación: ai FAI =  1   1 −  n  ( ) 1 + i   Donde

a = 1’282,565 = inversión. i = 35% = tasa de interés interbancario de equilibrio (TIIE). n = 10 años = periodo de recuperación de la inversión.

La depreciación, se define como el costo de la planta entre el periodo de recuperación, es decir, entre los 10 años. Posteriormente, se calcula el ingreso gravable (IG) definido por la suma del flujo antes de impuestos más la depreciación. El impuesto es igual al producto del ingreso gravable por la tasa de impuesto, que es el porcentaje que debe pagar la empresa (35%, TIIE). Una vez obtenidos todos los datos anteriores, se prosigue al cálculo del flujo después de impuestos, con base en la suma algebraica del impuesto más el flujo antes de impuesto. Dichos datos se muestran en la siguiente tabla. Ta bla A 4. 1. Cálc u l o d e l f lu j o d e s pu é s d e i m pu e st o s.

AÑO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FAI sin inflación -1282564.6667 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628 472392.0628

Depreciación

------------128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667 -128256.4667

Ingreso Gravable -----------344135.596 344135.596 344135.596 344135.596 344135.596 344135.596 344135.596 344135.596 344135.596 344135.596

Impuesto

FDI

------------ -1282564.6667 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042 -120447.459 351944.6042

70

Dado que los flujos después de impuestos sufren cambios en situaciones donde la tasa de inflación es muy grande, es necesario realizar los cálculos considerando los flujos con inflación. Así tenemos que: Ta bla A 4. 2. Cálc u l o d e l f lu j o c o n i nf lac ió n .

AÑO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FAI con inflación -1282564.67 614109.682 798342.586 1037845.36 1349198.97 1753958.66 2280146.26 2964190.14 3853447.18 5009481.33 6512325.73

Ingreso gravable -----------485853.215 670086.119 909588.895 1220942.5 1625702.2 2151889.79 2835933.67 3725190.71 4881224.87 6384069.27

Impuesto

------------170048.625 -234530.142 -318356.113 -427329.876 -568995.768 -753161.428 -992576.785 -1303816.75 -1708428.7 -2234424.24

FDI corrientes -----------444061.056 563812.444 719489.249 921869.094 1184962.89 1526984.83 1971613.35 2549630.43 3301052.63 4277901.49

FDI constantes -1282564.67 341585.428 333616.831 327487.141 322771.995 319144.959 316354.932 314208.757 312557.853 311287.927 310311.061

Con base en el flujo después de impuestos con intereses e inflación constantes, se evalúa el proyecto calculando la tasa interna de rendimiento (TIR). 10  St  =0 VPN = − So + ∑  t  t =1  (1 + i )  Donde

So =Inversión inicial. S t =Flujos en cada periodo “t”

De esta forma se obtiene: 0 = − So +

S3 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S1 S2 S4 + + + + + + + + + 2 3 4 5 6 7 8 9 (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i ) (1 + i )10

Para determinar el valor de la tasa de interna de rendimiento se empleo el Paquete Mathematica 5.0, aplicando el comando NSolve[Pi == 0, s ] diseñado para calcular las raíces, de esta forma se obtuvo que: TIR = 46.86%

Lo anterior nos indica que el proyecto es aceptable respecto a la TIR, dado que el resultado obtenido es mayor que el costo de capital (35%). 71

Para el cálculo de la tasa de rendimiento mínima atractiva (TREMA), sólo se consideró el valor de la TIIE, puesto que el porcentaje de riesgos y otros es despreciable. Por lo tanto la: TREMA 35%

72

APÉNDICE 5. PROPIEDADES DE COMPUESTOS Ácido Ascórbico.

Sinónimos:

“C6H8O6”

Vitamina C. Ácido L-xiloascórbico. Ácido 3-oxo-L-guloguranolactona (forma enólica). Sulfato de hidrógeno.

Son cristales blancos, es soluble en agua, por lo que suele eliminarse en el agua de cocción. Se oxida con facilidad en solución, en especial cuando se expone al calor. La oxidación puede acelerarse por la presencia de hierro, cobre o pH alcalino. Ayuda al desarrollo, a la absorción del hierro y al mantenimiento del tejido conectivo normal, ayuda al sistema inmunológico del cuerpo. El ácido ascórbico interviene en numerosas reacciones enzimáticas y, concretamente, en la oxidación de ciertos aminoácidos y en el transporte del hierro desde la transferrina plasmática a la ferritina del interior de los órganos. Favorece la absorción intestinal del hierro ingerido. Igualmente, resulta indispensable en la síntesis del colágeno. PROPIEDADES FÍSICAS Masa molecular: 176.1 Punto de fusión (se descompone): 190192°C

Densidad relativa (agua = 1): 1.65 Solubilidad en agua, g/100mL: 33

PROPIEDADES QUÍMICAS La solución en agua es moderadamente ácida. Ataca muchos metales en presencia de agua. Por su propiedad antioxidante, mantiene el hierro como hierro ferroso. Interactúa con: algeldrato, anticoagulantes orales (acenocumarol, warfarina), anticonceptivos orales (etinilestradiol), deferoxamina y propanolol.

Reduce los efectos anticoagulantes de la warfarina Sustancia hidrosoluble. Puede aumentar la toxicidad del hierro. En grandes dosis, baja el pH urinario causando la reabsorción tubular de compuestos ácidos. En compuestos de carácter básicos puede mostrar reabsorción reducida.

TOXICIDAD.

Inhalación. ABSORCIÓN

SIGNOS Y SÍNTOMAS

Ingestión. Cutáneo. Tos. Diarrea. Malestar estomacal en forma de calambres. Ataques agudos de gota y de nefrolitiasis al acidificar la orina. Enrojecimiento de los ojos. Irritación. Irritación del tracto respiratorio (en caso de aerosol). Sólo en caso de ingesta abundante: vómitos, diarrea.

73

TRATAMIENTO

Puede producir acidificación urinaria en niños en determinadas situaciones. Aire limpio. Reposo. Lavado de ojos con agua. Lavado con agua y jabón de las partes contaminadas del cuerpo. Sintomático y de fortalecimiento.

Goma arábiga.

Sinónimos:

Goma de acacia.

Concentración máx. permisible: No hay nada establecido. Hojuelas o polvo procedentes del exudado seco del Acacia Senegal. Es no tóxico, inodoro, descolorido, insípido, generalmente soluble en agua, y no afecta el color, olor, o sabor del alimento o de la droga que se utiliza junto a esta.

Contaminación

Productos farmacéuticos. Impresión. PROPIEDADES FÍSICAS

No es tóxica. Es inodora, incolora, e insípida. No afecta el olor, color o el gusto del sistema en el cual se utiliza. Insoluble en aceites y en la mayoría de los solventes orgánicos como el glicol de etileno y el glicerol.

Soluble en agua. Se disuelve totalmente en agua caliente o fría, formando una solución clara, mucilaginosa. Soluble en etanol acuoso al 60%. Su punto de congelación en soluciones disminuye respecto a la concentración.

PROPIEDADES QUÍMICAS Peso molecular: M2 de 25000 y de M3 de 580000. Compuesta por un complejo que contiene calcio, magnesio y cationes de potasio. Se puede fraccionar por la precipitación de una solución de sulfato de sodio. Presenta un pH de 2.2 a 2.7 En su naturaleza ácida pura es no reductor hacia la solución de Fehling’s con una rotación óptica específica de -27-30° en agua.

Existe como hilo neutro o sal levemente ácida. Produce precipitados en la adición de: bórax, cloruro férrico, acetato de plomo básico, nitrato mercúrico, gelatina, potasio, silicato, silicato del sodio, reactivo de Millon’s, y ácido del nitrato mércuri de Stoke’s. Su ka es igual a 2,0x10-4 en soluciones ácidas a 22°C.

74

GENERALIDADES. USOS

DIGESTIBILIDAD TOXICIDAD AGUDA SENSIBILIZACIÓN

Uso extenso en los campos del alimento y de la droga. Está en la lista de GRAS (reconocido generalmente como caja fuerte) bajo el alimento federal, la droga y acto cosmético. Aplicaciones como: emulsificantes, solubilización de coloides, encapsulación, excipiente farmacéutico. Bajo nivel de digestibilidad. No contribuirá a la aportación calórica. No disponible. Causa desórdenes alérgicos en función de la manifestación clínica en los hombres.

TOXICIDAD. ABSORCIÓN

Inhalación. Ingestión.

PATOLOGÍA

Alérgico.

SIGNOS Y SÍNTOMAS TESTS DE DIAGNÓSTICO TRATAMIENTO SECUELAS

Medidas Preventivas.

Conjuntivotis. Rinitis. Printer’s asthma (asma del impresor). Prurito. Eczema. Urticaria. No hay nada establecido. Lavar gástrico, si se ha ingerido, seguido de un purgante salino. Sintomático y de fortalecimiento general. El asma puede ser permanente. La sensibilización puede ser permanente.

Ventilación adecuada. Mascarilla. Retirar de una ulterior exposición a los individuos que se han sensibilizado.botas y guantes de butilo sintético. Excluir de la exposición a los individuos con enfermedades pulmonares.

Harina de soya.

Corresponde al residuo de la extracción de aceite del grano de soya previamente descascarado. La composición del producto varía acorde con el proceso de extracción (presión o solventes) y con la cantidad de cáscara reincorporada. Se encuentra en la preparación con grasa o baja en grasa. La forma con grasa contiene los aceites naturales de los frijoles de soya y la forma sin grasa los aceites han sido removidos durante el procesamiento.

75

Normalmente en el mercado existen afrechos de contenido proteico estandarizado a aproximadamente 45 o 50% de proteína. Es el suplemento proteico más ampliamente usado en el mundo dado su alto contenido energético y de proteína de buena calidad entre las fuentes vegetales. El inhibidor de tripsina existente en el grano crudo es inactivado por el tratamiento térmico del procesamiento industrial. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Contiene: ácido fítico, hemaglutininas, goitrógenos, toxinas e inhibidores de proteasas. Proteínas: 46% Materia grasa: 1.5% Humedad: 12% Fibra: 6% Solubilidad: 7.5% ATC. Ureástica: 0.2% Energía metabolizable cerdos: 2.8 Energía metabolizable aves: 2.3 Energía metabolizable bovinos: 2.3 Aplatoxina máxima: 20 PPB

GENERALIDADES.

CARACTERÍSTICAS

BENEFICIOS

Presenta buena palatabilidad y sabor característico, típico de una proteína vegetal. Reemplaza perfectamente hasta en un 100% las proteínas suplementarias. Ideal para un mejor rendimiento proteico en la conformación del alimento balanceado para consumo animal. Las proteínas son el principal constituyente de los órganos y estructuras blandas del cuerpo, por lo anterior es que el aporte proteico es esencial para la producción precuaria y sus derivados (leche- huevos). Se presenta como una excelente y económica fuente de proteína vegetal para la alimentación animal, ello debido a su equilibrada composición amionoácidica como también en un bajo costo de unidad proteica. Es una excelente fuente de proteína, hierro, vitaminas del complejo B y calcio. La harina de soya sin grasa, es una fuente importante de fibra. Contiene isoflavones, que actúan como antioxidantes, para la prevención del cáncer, ostoeporosis y la enfermedad cardiovascular.

MANEJO DEL La harina de soya debe ser almacenada en refrigeración o en el PRODUCTO congelador. Y Puede durar hasta 12 meses. ALMACENAMIENTO Aglutinación de los glóbulos rojos. Inflamación de la glándula tiroides. EFECTOS Alargamiento del páncreas. COLATERALES Ligamiento de las enzimas digestivas de proteínas, la tripsina y quimotripsina.

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CONCLUSIONES. De acuerdo con los resultados experimentales descritos anteriormente, podemos afirmar que los objetivos particulares de este proyecto fueron alcanzados satisfactoriamente, debido a que fue posible encapsular una mayor cantidad de carotenoides en cada microcápsula, lo que representa un ahorro económico para los acuicultores, ya que utilizarán una menor cantidad de estos suplementos para la complementación de los alimentos balanceados . Por otra parte, se consiguió que las microcápsulas presentaran una baja lixiviación de ácido ascórbico (componente monitoreado), logrando así sobrepasar el tiempo de lixiviación de los productos comerciales (90min); lo anterior indica que el uso de un material de pared constituido por una mezcla de biopolímeros es el óptimo para satisfacer los objetivos planteados. Debido a que la modificación de la tonalidad en los organismos es una de las prioridades, gracias a la realización del bioensayo se verificó el cumplimiento de ésta, además de la aceptación del suplemento elaborado. Cabe mencionar que al final del bioensayo, el cambio en la pigmentación fue hacia el color anaranjado debido a la configuración de la emulsión; ya que se ha reportado que la eficiencia de los carotenoides liposolubles u oleorresinas es mayor que en los carotenoides saponificados o hidrosolubles, por efectos de su procesamiento. Así mismo, puesto que uno de los aspecto más relevantes para poder obtener una planta de microencapsulados funcionales es la evaluación de la rentabilidad de dicho proyecto, lo cual se efectúo mediante la estimación de los costos de inversión de la planta; esto es, a través de la Tasa Interna de Rendimiento considerando una Tasa de Interés Interbancaria de Equilibrio del 35%. De esta forma, al obtener un valor de la TIR mayor al de la TREMA, se dice que la rentabilidad del proyecto es positiva, y de esta forma la inversión es factible, asegurando así la recuperación de dicha inversión inicial en un período no mayor a 10 años. Cabe mencionar, que es importante efectuar el bioensayo en el organismo al cuál está destinado, con el fin de verificar que las relaciones encontradas para los agentes emulsificantes, así como para el material de pared y la concentración de carotenoides y ácido ascórbico dentro de la microcápsula representan las mejores condiciones sin afectar la integridad de dichos organismos.

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AGRADECIMIENTOS. Los autores del presente proyecto le agradecen al CONACYT el apoyo económico brindado durante la realización del mismo, a través del contrato G-33565-B.

Janderi Al Dr. Jaime Vernon Carter por su constante interés por de nuevas tecnologías en las ciencias de los alimentos incondicional en la realización de este proyecto, así como ser un excelente docente y un gran amigo.

el desarrollo y su apoyo también por

Al Dr. José Antonio Heredia de los Reyes por su labor incansable de preparación, asesoría y perfeccionamiento de los proyectos terminales realizados en esta unidad, con el único fin de mostrarnos que la superación personal se realiza día a día. A la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa por brindarnos la oportunidad de formar parte de la generación 2001-2005, y demostrarnos así que con apoyo y preparación podemos lograr todos nuestros sueños y objetivos, que no hay nada que con trabajo constante no se logre, y finalmente enseñarnos a ser mejores seres humanos. A Victor Ramos por su apoyo incondicional a lo largo de mi preparación profesional, por haberme enseñado que todo en esta vida tiene una recompensa grata que nos hará seguir adelante, tomando en cuenta que antes que nada debemos creer en nosotros mismos para que los demás crean en nosotros. Gracias por estar en los momentos más difíciles. Sobre todo a los integrantes de este equipo (Angélica, Esperanza, José Luis y Janderi) por todas esas tardes y fines de semana empleados en la realización y perfección de este proyecto, así como la convivencia y amistada que se logra día a día. Recuerden chicos “caerse está permitido, levantarse es obligatorio”; sigan sus sueños y nos veremos en un futuro no muy lejano. Felicidades lo logramos. Y principalmente a nuestros padres por su labor constante de entrega, tolerancia, sacrificio, apoyo y fé, a lo largo de nuestra preparación, sin ustedes no lo hubiéramos logrado. 78

Esperanza Por este medio quisiera dar gracias a Dios, a mis padres y hermanas por el apoyo brindado durante el trayecto de mi carrera profesional; la cual, significó un reto difícil de vencer por ciertas circunstancias dadas en ese período. Así mismo, agradezco a mis profesores, amigos y compañeros en general, por la mano tendida en esta tarea mutua. Con gran orgullo puedo decir que soy egresada de la UAM Iztapalapa y que estuve bajo la tutela de excelentes profesores, que me brindaron sus conocimientos y las herramientas para adquirirlos. En

especial

agradezco

a

el

tutor

de

nuestro proyecto “Microencapsulados funcionales para camarón”, el Doctor Jaime Vernon Carter por su apoyo y enseñanza en los nueve meses que estuvimos bajo su tutela. Otro académico al que debo agradecer es el Doctor José Antonio de los Reyes Heredia por la enseñanza dada del trabajo en equipo, y la preocupación mostrada porque cada uno de los integrantes de esta generación fuese mejor cada día, ya que nos pidió, no lo que pudimos dar, sino siempre un poco más.

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José Luis Ángel El presente trabajo, el cual es la etapa de culminación de estudios superiores de cualquier estudiante, quiero agradecer principalmente a Dios, a mi madre “María Luisa Ramírez Chavero” y a mis hermanos “Pedro Ulises y María Teresa Ramírez Zamora” por su apoyo incondicional tanto económico como moral, para no abatirme ante circunstancias adversas, y rendirme ante el estudio. También quisiera agradecer a personas que no están presentes en esta vida “María del Refugio Zamora García y Adriana Leticia Ramírez Zamora”, pero eso no significa que no estén en mis pensamientos y sean parte importante de mi ambición por querer ser una mejor persona cada día y no dejar las cosas a medias. Otro factor importante son las amistades, las cuales son un apoyo muy importante para mí, ya que muchos de ellos me ayudaron a pasar momentos de transición emocional además de brindar momentos de alegría en mi vida. Quiero agradecer, también, a mi equipo, “Mireya, Angélica y Esperanza”, que me permitieron participar en este trabajo, ya que me encontraba en un momento difícil, debido a que las personas con las que contaba para otro proyecto, no me permitieron ser parte de sus intereses o no querían convivir conmigo durante el tiempo de duración del proyecto. Además agradecer a las personas las cuales considero en mi vida “Beatriz Gil, Olga Maciel, Arlet Ayala, Oscar Rojas, Silvia Pizaña, Misrain Moreno, Gabriela Barba, Ruth y otras más”; pero muy en especial a “Esperanza Pérez” la cual me ha brindado momentos muy especiales en mi vida adulta. Por otro lado a mis amistades como son “Jorge Noe, Oscar Olvera, Ines Ocampo, Omar Landa, Francis Plaza, Ari Roseta, David Pasos, Luis Alberto, Lilia Ortega, Lina Arriaga, Antonio Maqueda, etc.” Quiero agradecer la paciencia, los buenos consejos y las confidencias que me brindaron en esta etapa de mi vida, no me arrepiento de lo vivido con ustedes y si los herí o exaspere discúlpenme, que un amigo está en las buenas y en las malas; sin reconres.

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Angélica Quiero agradecer a Dios por haberme otorgado la oportunidad de hacer realidad este sueño; así mismo, quiero agradecer eternamente a mi madre por todo el apoyo que me ha brindado durante toda mi vida y por que ella ha sido una pieza clave para que yo llegara hasta este punto, a mi padre por el apoyo incondicional durante mi vida académica, a Adriana, a Claudia, a Araceli, a Raúl, a Alejandro Ayala y a mis amigos por compartir conmigo sus experiencias enriqueciendo así las mías. Además de que serviría terminar, si no se tienen las bases correctas, por tal razón, quiero agradecer al Dr. Jaime Vernon Carter por guiarnos durante la realización de nuestro proyecto terminal, brindándonos su apoyo y su confianza incondicional convirtiéndose en un gran amigo y compartiendo con nosotros parte de sus conocimientos y experiencias. Agradezco al Dr. José Antonio de los Reyes Heredia por su labor incansable durante la preparación, progreso y conclusión de este trabajo, mostrándome que una de forma de llegar al éxito es mediante la superación personal llevada a cabo día tras día. Así como a todos los profesores que compartieron sus conocimientos, llevándonos por el camino de la razón y la lógica. Y como olvidar a mis compañeros de clase y a mis compañeros de proyecto, Esperanza, Janderi y José Luis, así como Alfredo, Edgar, Fernando entre otros, quienes me brindaron su amistad y su apoyo incondicional durante mi estancia en esta institución. Por tal razón sólo me queda decir:

Muchas gracias, sin ustedes no lo hubiera logrado.

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