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Memoria Proyecto fin de carrera: Proceso de Elaboración de la Sidra natural para una producción de 75.000 Hl Autor: David Lucía Gil Directora: Ana Cristina Royo Sánchez Septiembre de 2011 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 1 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 2 ÍNDICE 1. Objetivo y justificación ..................................................................................................... 4 2. Emplazamiento .................................................................................................................. 6 3. Materias primas ................................................................................................................. 8 3.1. Manzanas .................................................................................................................... 8 3.2. Aditivos ..................................................................................................................... 11 3.2.1. Anhídrido sulfuroso ........................................................................................... 11 3.2.2. Ácido ascórbico ................................................................................................. 11 3.2.3. Sorbato potásico ................................................................................................ 11 4. Proceso de fabricación de la sidra y equipos elegidos .................................................... 12 4.1. Recepción y control de las manzanas ....................................................................... 12 4.2. Lavado ...................................................................................................................... 12 4.3. Molienda o trituración .............................................................................................. 13 4.4. Maceración................................................................................................................ 13 4.5. Prensado .................................................................................................................... 14 4.6. Clarificación.............................................................................................................. 15 4.7. Fermentación ............................................................................................................ 15 4.8. Trasiego y maduración.............................................................................................. 17 4.9. Filtrado ...................................................................................................................... 17 4.10. Embotellado .......................................................................................................... 18 4.11. Diagrama de bloques ............................................................................................. 19 5. Distribución de la parcela ................................................................................................ 20 6. Regimen de fabricación ................................................................................................... 22 6.1. Laboral ...................................................................................................................... 22 6.1.1. Personal fijo. ...................................................................................................... 22 6.1.2. Personal temporal. ............................................................................................. 22 6.2. Funcional .................................................................................................................. 22 7. Transportes internos ........................................................................................................ 24 7.1. Tornillo sin fin .......................................................................................................... 24 7.2. Carretilla elevadora ................................................................................................... 24 7.3. Transpaleta eléctrica ................................................................................................. 25 7.4. Transpaleta manual ................................................................................................... 25 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 3 7.5. Carretillas manuales .................................................................................................. 26 8. Tuberías ........................................................................................................................... 28 9. Bombas ............................................................................................................................ 30 10. Presupuesto y estudio económico ................................................................................ 32 10.1. Resumen del presupuesto ...................................................................................... 32 10.2. Resumen del estudio económico ........................................................................... 33 11. Bibliografía .................................................................................................................. 34 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 4 1. Objetivo y justificación El presente proyecto tiene por objeto la realización de las instalaciones necesarias para la puesta en marcha del proceso de la elaboración de sidra natural, con una producción de 75.000 Hl/año, llevado a cabo en una industria sidrera situada en Lalín, Galicia. La justificación del proyecto se basa principalmente en la elevadísima producción de manzana sidrera de Galicia, la mayor productora de España, muy por encima de Asturias y País vasco, a los cuales exporta gran parte de su producción, ya que Galicia apenas fabrica sidra directamente para ellos mismos. Este factor reducirá considerablemente los costes de transporte, y más si se tiene en cuenta que Lalín es el centro geográfico de Galicia. Otro de los factores importantes a la hora de valorar el lugar de emplazamiento del proyecto, ha sido los precios del cada m 2 en cada comunidad productora de manzanas sidreras. Las principales, como ya se han nombrado, son Asturias y País Vasco, en las cuales el precio medio del m 2 se encuentra en 122€ y 200€ respectivamente, mientras que en Asturias es de 77€, lo cual ayudará a reducir la inversión inicial. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 5 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 6 2. Emplazamiento La planta va a ser ubicada en Lalín (Pontevedra - Galicia). La situación de Lalín como centro geográfico gallego, lo sitúa como un punto de confluencia comercial importante. El municipio cuenta con importantes empresas en todos los sectores. En este caso, la parcela de 11000 m 2 (ver Fig. 1) estará situada en el polígono industrial de Botos. El polígono tiene una superficie de 205.800 metros cuadrados, de los que 163.000 metros cuadrados son de uso industrial. La superficie de carácter industrial está dividida en 14 parcelas, pero existe la posibilidad de agruparlas y segregarlas. El acceso al polígono es a través de la carretera PO-534, que une Lalín con Laro. No obstante a 2 Km. está la autopista que une Santiago y Ourense, AP-53, y a 52 Km está la Autopista del Atlántico, AP-9. Fig. 1. Plano del polígono industrial de Botos Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 7 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 8 3. Materias primas Se utilizarán dos materias primas para la elaboración de la sidra, las manzanas sidreras y los aditivos. 3.1. Manzanas Las manzanas elegidas para la fabricación de sidra en este caso vienen dadas por la siguiente proporción:  40 % Manzanas ÁCIDAS.  30 – 25 % Manzanas SEMIÁCIDAS.  10 – 15 % Manzanas DULCES.  15 – 20 % Manzanas DULCE-AMARGAS.  5 % Manzanas AMARGAS. Eligiéndose los siguientes tipos de manzanas: • Nombre: Ernestina.  Vigor: elevado a muy elevado  Época de floración: bastante tardía, finales de abril a principios de mayo.  Sensibilidad a Hongos: muy baja sensibilidad a hongos  Producción: entrada a producción algo lenta. Nivel de producto razonable (en torno a 30 t/ha), y poco alternante.  Época de maduración: principios de noviembre.  Grupo tecnológico: dulce ligeramente amargo. Fig. 2. Ernestina Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 15 Características técnicas:  Altura: 5 m  Peso: 520 Kg  Potencia: 3.1 kW 4.6. Clarificación Para esta etapa se ha escogido el método de clarificación por centrifugación, que es un proceso físico, y el principal motivo es que en él no se añade ningún otro componente a la sidra. Una centrifugadora es un aparato que aplica una fuerza centrífuga para producir movimiento de la materia hacia el exterior del centro de rotación. Este principio se utiliza para separar partículas en un medio líquido por sedimentación. Dado que el material a tratar (proveniente del prensado) tiene una gran cantidad de partículas sólidas, se ha decidido utilizar la centrifugadora de filtro. Centrifugadora clarificadora autolimpiable REDA RE/70/AP/S. Características técnicas:  Capacidad: 6000-8000 l/h  Altura: 7m  Diámetro: 3m  Peso: 1350 Kg  Potencia: 18.5 kW 4.7. Fermentación La fermentación es la transformación de los azúcares que contiene el mosto en los alcoholes de la sidra. Esta etapa consta de 2 partes, una primera fermentación llamada alcohólica o tumultuosa y una segunda fermentación llamada maloláctica o complementaria. Fermentación alcohólica. Se lleva a cabo gracias a las levaduras, hongos unicelulares de tamaño microscópico que son las que transforman el azúcar en alcohol. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 16 Fermentación maloláctica. Se lleva a cabo gracias a células mucho más pequeñas que las levaduras, el carácter ácido de la sidra solo permite la proliferación de bacterias acidófilas que se dividen en dos grupos: lácticas y acéticas. Las bacterias lácticas se caracterizan por transformar el azúcar y el ácido málico en ácido láctico. A esta etapa llegarán aproximadamente (sumando el volumen que suponen los aditivos en el año y un 5% de seguridad sin llenar en los depositos) 8.000.000 litros. Se dispondrán tres bloques (I, II y III), compuestos cada uno por 10 tanques de 400m 3 . Considerando que el caudal de entrada es de 7940 l/h y que cada bloque de 10 tanques tiene una capacidad de 4.000.000 litros, se puede calcular que el tiempo de llenado de cada bloque es de 503h, lo que suponen aproximadamente 21 días. Una vez conocida la disposición de los tanques, se explica la puesta en marcha y funcionamiento durante la etapa de fermentación:  En primer lugar, se lleva a cabo el llenado del bloque I  Han pasado 21 días, sabiendo que la primera fermentación durará aproximadamente 21 días, este bloque estará fermentado en el día 21+21=42 días.  En segundo lugar, se lleva a cabo el llenado del bloque II.  Han pasado 42 días, este bloque estará fermentado en el día 63.  Llega el día 42, termina la fermentación del bloque I y se hace el trasiego al bloque III. Éste se realiza con una bomba de 20000 l/h, por lo que estará lleno en aproximadamente 8 días, es decir, en el día 42+8=50 estará vacío el bloque II, y se procederá a su limpieza (hay margen hasta el día 63)  El día 63 terminará la primera fermentación del bloque II, día en el que se procederá al trasiego hacia el bloque I, ya limpio. Las dimensiones de un depósito de estas características son:  Altura: 14,15m  Diámetro: 6m  Volumen: 400m 3 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 17 En la fermentación será necesario añadir los 3 aditivos mencionados en el apartado 3.2. En la primera fermentación se deben añadir un total de 7460 Kg/año de vitamina C y 99.750 Kg/año de KHSO 3 . En la segunda fermentación se deben añadir un total de 9600 Kg/año de KC 6 H 7 O 2 . Para almacenarlos se tendrán 1 depósito de aditivos para cada uno de los aditivos, con un volumen de 20.000 litros, los cuales se irán rellenando de aditivos según las necesidades, para conseguir que los aditivos estén en contacto con el medio ambiente el minimo tiempo posible y evitar contaminaciones innecesarias. Dimensiones de los depósitos de aditivos:  Altura: 2.8m  Diametro: 3m  Volumen: 20m 3 Estos aditivos serán añadidos a cada uno de los tanques por medio de un distribuidor para cada bloque. El distribuidor es un elemento especialmente diseñado para su uso en la boca de descarga del elevador. Su función consiste en direccionar el paso de un producto desde una única entrada a varias bocas de salida (20, en este caso). Los distribuidores serán de acero inoxidable y de 20 salidas cada uno. Se usarán 2 de ellos con un diámetro de 80mm y el otro con un diámetro de 100mm. 4.8. Trasiego y maduración El trasiego consiste en el cambio de la sidra de un tonel a otro para separar las borras. Esta operación persigue dos objetivos:  El primero eliminar los residuos (borras) producidos en el proceso fermentativo con el fin de clarificar la sidra y garantizar una adecuada estabilidad.  El segundo mezclar la sidra de los distintos toneles con el fin de homogeneizar el producto. Se realizará mediante una bomba de 20000 l/h 4.9. Filtrado El filtrado es una etapa opcional. Mediante el filtrado se logra dar a la sidra transparencia y brillantez tales, que no es posible conseguirlas mediante clarificación. De entre los numerosos tipos de filtros, en este caso se usará la cuba filtro por ser el sistema más ventajoso y más usado para este tipo de industria. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 18 La cuba filtro tiene forma cilindrocónica simple, es decir, sólo la parte superior es cónica. Por tanto, a la hora de calcular las dimensiones de la cuba, se consideran el cuerpo cilíndrico y el cono superior. Para una cuba filtro cilindrocónica se cumple que: • V = Pi/4 x D2 x (H cilindro + H cono /3) • H cono = D/2 tag A Siendo:  V = 50m 3  D = 2,4m  A = 25º ángulo del cono Se obtiene que:  H cilindro = 4,24 m  H cono = 1,16 m  H total = 5,4 m 4.10. Embotellado En el embotellado es importante evitar en lo posible la aireación de la sidra, la agitación de la sidra en el momento del embotellado, y tener bajas temperaturas. Hoy día existen en el mercado una gran gama de moto-bombas así como de embotelladoras que cumplen todos estos requisitos. Por descontado el embotellado se debe hacer en botellas de vidrio bien limpias. El tapón ha de ser de corcho, los de conglomerados se pueden usar en sidras de baja calidad, y una vez corchada la sidra, las botellas han de colocarse de forma horizontal. El lugar donde se guarden las botellas ha de estar ventilado, fresco y con poca luz. La función de la embotelladora está completamente automatizada en todas sus fases: lavado, llenado, taponado y embalaje (ver apartado 6.11 de los Anejos). Se emplean diversas máquinas tales como la despaletizadora de botellas, lavadora, llenadora, taponadora, etiquetadora y encajonadora. Las dimensiones del conjunto de la embotelladora son de aproximadamente 10 metros de largo por 3 metros de ancho. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 19 4.11. Diagrama de bloques MANZANAS Distribución de la sidra Almacenamiento Embotellado Lavado Trituración Maceración Prensado Clarificación Segunda fermentación Primera fermentación Trasiego Maduración Filtración Recepción y control Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 20 5. Distribución de la parcela Nada más entrar en la parcela, de frente se observa la fábrica que se describirá posteriormente. A la izquierda se sitúa una caseta para el guardia de la parcela y el parking, que consta de 40 plazas de garaje, cada una de ellas de 2,2x4,5m (10m 2 ), tiene un carril de circulación única de 2 m de ancho, también tiene una glorieta de unos 50m 2 . La zona de parking supone 700 m 2 . A la derecha, junto a una zona verde donde hay un parking de bicis para 14 bicis de 0,3m cada plaza, se sitúa el edificio destinado a oficinas y laboratorios, su superficie total es de 278m 2 con una altura de 3m. Si se entra por la puerta principal, nada más entrar se encuentra la recepción. Enfrente de la puerta se sitúa la sala de reuniones de 6x7m (42m 2 ), al lado de ésta está el despacho del gerente comercial y de administración y finanzas de 6x4m (24m 2 ). El despacho del gerente de producción de 6x4m (24m 2 ) se sitúa al lado del despacho del otro gerente y al final del pasillo se sitúan los laboratorios de 8x5m (40m 2 ). Enfrente de los despachos de los gerentes se sitúa otra zona donde se encuentran el despacho del director de 6x4,6m (28m 2 ), los vestuarios y aseos femeninos de 7x4,3m (30m 2 ), los vestuarios y aseos masculinos de 7x3,4m (24m 2 ) y al final de esta zona está la sala de descanso que tiene una superficie de 9x6,1m (55m 2 ), a ésta se puede acceder directamente por una puerta situada en un lateral sin necesidad de recorrer toda la estancia. El edificio de la planta de producción tiene 1545m 2 (10m de alto), para entrar en la planta se puede hacer por varias puertas. Para describir la distribución, se entrará por la puerta situada a la izquierda, al final del edificio, y se seguirá el recorrido de la producción de la sidra. Ésta puerta está situada en la zona de carga y descarga a la que se llega a través de una carretera de dos carriles de 2m cada uno (uno para cada sentido), al final de esta carretera, se encuentra una raqueta para dar la vuelta. En frente de la puerta se encuentra la cinta de selección. Una vez seleccionadas y apartadas las manzanas inútiles, se llega a la bañera donde se limpian y salen de ella mediante un elevador de polines inclinado para llegar a la trituradora. De ella, una pequeña parte, saldrá a un silo de almacenamiento de residuos mediante 1 tornillo sin fin, y la parte que interesa a los tanques de maceración, mediante 2 tornillos sin fin. Una vez se va macerando la masa triturada, se lleva a dos prensas alternativamente mediante una bomba, y de ésta a la clarificadora mediante otra bomba. Se llega al final del Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 21 edificio, por lo que la producción continuará hacia la derecha, y después de la clarificación otra vez hacia la derecha, volviendo de esta manera hacia la parte de carga/descarga. De la clarificadora, igual que en la trituradora, una pequeña parte sale a un silo de residuos mediante un tornillo sin fin, y la parte que interesa continua hasta los tanques de fermentación, que debido a su altura, se encuentran fuera del edificio. Estos tanques están situados en cuatro filas, según la situación actual, se verán dos filas de 10 tanques y a su izquierda dos filas de 5 tanques. Pasados estos tanques, y por dentro del edificio, se ven a la izquierda una bomba que impulsara la sidra ya fermentada hasta el filtro y posteriormente la embotelladora, ya en la zona de carga/descarga, y por otro lado los servicios masculinos y femeninos, de dimensiones 3x3m (9m 2 ) cada uno, y un despacho para el jefe de planta de 6x4m (24m 2 ). Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 22 6. Regimen de fabricación 6.1. Laboral 6.1.1. Personal fijo.  Director general.  Director del departamento de RRHH.  Director del departamento conjunto de Medio ambiente, calidad y prevención de riesgos laborales.  Director del departamento de administración y comercial.  Jefe de planta.  2 encargados del almacén.  2 encargados de mantenimiento. 6.1.2. Personal temporal.  6 trabajadores que lleven las manzanas a la cinta de selección.  18 trabajadores en la cinta de selección.  6 trabajadores encargados del control y seguridad de la planta.  12 trabajadores encargados de la limpieza de los tanques, cuando la fermentación ha terminado.  6 trabajadores para el almacenamiento de la sidra embotellada.  6 técnicos de laboratorio. 6.2. Funcional La producción de la sidra no dura todo el año, por lo que las necesidades de personal serán variables a lo largo del año. Por ello se distingue entre personal fijo y personal temporal que se adaptará según sea necesario. Se trabajará en tres turnos de 8 horas: • Primero turno: de 7 a 15. • Segundo turno: de 15 a 23. • Tercer turno: de 23 a 7. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 23 Se desea obtener 7.500.000 l/año, teniendo en cuenta que el proceso de producción es de aproximadamente 40 días hasta la etapa de fermentación y que un día tiene 24 horas, la producción horaria es de 7812,5 l/h. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 24 7. Transportes internos 7.1. Tornillo sin fin Se llaman transportadores de tornillo sin fin a los aparatos que efectúan el desplazamiento del material por un canalón, valiéndose de un tornillo giratorio. La descarga de este transportador horizontal puede realizarse en cualquier punto a través de los agujeros descargadores de chapa de fondo. Se usarán cuatro tornillos sin fin en el proceso, dos de ellos (L=4,5m y 65º) para llevar los residuos de la centrifugadora y la trituradora a sus respectivos tanques de almacenamiento de residuos. Los otros dos tornillos sin fin (L=10,3 y 55º) servirán para comunicar la trituradora con los dos bloques de maceración. 7.2. Carretilla elevadora Las carretillas eléctricas son el método más utilizado para el transporte dentro y fuera de los almacenes. También se usan para cargar y descargar camiones. El transporte en carretillas se realiza casi siempre con materiales paletizados y, con esto, se consiguen cargas, descargas y almacenamientos más cómodos y sencillos. Se utilizará una carretilla elevadora para descargar los camiones de manzanas. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 31 Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 32 10. Presupuesto y estudio económico 10.1. Resumen del presupuesto A continuación se muestra el presupuesto de ejecución material de este proyecto (para más información, ver Presupuesto), en el cual consta el precio de las tuberías, bombas, equipos y transportes internos. Presupuesto de ejecución material Importe (€) 1 Tuberías 79.704,16 2 Bombas 3.785,95 3 Equipos 3.017.479,90 4 Transportes Internos 22.760,00 Total 3.123.730,01 Asciende el presupuesto de ejecución material a la expresada cantidad de TRES MILLONES CIENTO VEINTITRES MIL SETECIENTOS TREINTA EUROS CON UN CÉNTIMO. Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 33 10.2. Resumen del estudio económico A continuación se muestra una tabla con la inversión, costes, ingresos, amortizaciones, y el flujo de caja teniendo en cuenta los correspondientes impuestos. Con todo ello se calculará posteriormente el VAN y el TIR. Año Inversión Costes Ingresos B.A.A.I. Amortización B.A.I. B.D.I. Cash Flow 0 6.680.462,90 -6.680.462,90 1 12.958.840,09 15.500.000,00 2.541.159,91 567.583,93 1.973.575,98 1.282.824,39 1.850.408,32 2 13.221.591,65 16.042.500,00 2.820.908,35 567.583,93 2.253.324,42 1.464.660,87 2.032.244,80 3 13.496.947,99 16.443.562,50 2.946.614,51 567.583,93 2.379.030,58 1.546.369,88 2.113.953,81 4 13.785.523,36 16.854.651,56 3.069.128,20 567.583,93 2.501.544,27 1.626.003,78 2.193.587,71 5 14.087.962,25 17.276.017,85 3.188.055,60 567.583,93 2.620.471,67 1.703.306,59 2.270.890,52 6 14.404.940,88 17.707.918,30 3.302.977,42 567.583,93 2.735.393,49 1.778.005,77 2.345.589,70 7 14.737.168,77 18.150.616,26 3.413.447,48 567.583,93 2.845.863,55 1.849.811,31 2.417.395,24 8 15.085.390,40 18.604.381,66 3.518.991,26 567.583,93 2.951.407,33 1.918.414,77 2.485.998,70 9 15.450.386,92 19.069.491,20 3.619.104,29 567.583,93 3.051.520,36 1.983.488,23 2.551.072,16 10 15.832.977,98 19.546.228,48 3.713.250,50 567.583,93 3.145.666,57 2.044.683,27 2.612.267,20 Tabla 3. Recopilación de los resultados económicos. Siendo: B.A.A.I = Beneficio Antes de Amortizacion e Impuestos (35%) B.A.I = Beneficio antes de impuestos. B.D.I = Beneficio después de impuestos. Con esta recopilación de datos y con ayuda de las funciones “TIR” y “VNA” de Microsoft Excel 2003, se calculan los valores del VAN y el TIR, asegurando que esta actividad es finalmente rentable (para más información, ver apartado 10. Estudio económico de los Anejos) VAN = 13.671.582,27 € TIR = 29% Proyecto Fin de Carrera Proceso de elaboración de Sidra 34 11. 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