Innovación en producto alimentario y plan de emprendimiento

1 Trabajo Fin de Máster Universitario en Tecnología e Industria Alimentaria. Innovación en Producto Alimentario y Plan de Emprendimiento. Autora: Macarena Iniesta Pallarés Tutores: Dr. Eduardo González-Regalado Montero y Dr. Francisco Aguayo González. Noviembre de 2016. Universidad de Sevilla. Escuela Politécnica Superior de Sevilla. 2 Título: Innovación en Producto Alimentario y Plan de Emprendimiento. Autora: Macarena Iniesta Pallarés. Tutores académicos: Dr. Eduardo González-Regalado Montero y Dr. Francisco Aguayo González. Resumen: En este trabajo se elabora un plan de emprendimiento para la elaboración industrial de leche fermentada a base de kéfir, que proporciona un derivado lácteo con propiedades probióticas beneficiosas para la salud. Para ello, se analiza científicamente el producto innovador en sí. Posteriormente se elabora el diagrama de flujo del proceso y se estudia la planta industrial, la maquinaria necesaria y el Lay-out de las salas. También se hace un análisis del mercado de los derivados lácteos y se establece la capacidad y tamaño de la planta. Finalmente, se estudia la ubicación en un terreno y se analiza el entorno. Palabras clave: kéfir, gránulos de kéfir, producto innovador, probiótico, leche fermentada. Abstract: This paper presents a venture plan for industrial processing of a milk beverage fermented with kefir, which provides a dairy product with probiotic and beneficial health properties. To this end, the innovator item is scientifically analysed. Then, the flow diagram and the industrial plant are drawn, also the equipment needed and Lay-out of the rooms are studied. Furthermore, a market analysis for dairy products is done, and capacity and size of the industrial plant is set. Last, the location of the plant and the environment of the area is analysed. Keywords: kefir, kefir grains, innovation item, probiotic, fermented milk. Universidad de Sevilla. Escuela Politécnica Superior de Sevilla. 3 ÍNDICE DE CONTENIDOS Página RESUMEN 9 1. INTRODUCCIÓN 11 2. ANÁLISIS CIENTÍFICO DEL PRODUCTO 15 2.1. La biotecnología del kéfir 15 2.1.1. El kéfir como producto probiótico 15 2.1.2. Los gránulos de kéfir 16 2.1.3. El kefiran 18 2.2. Aspectos microbiológicos 19 2.2.1. Distribución de los microorganismos en los gránulos de kéfir 20 2.2.2. Bacterias del kéfir 21 2.2.3. Levaduras del kéfir 23 2.2.4. Interacciones entre los microorganismos del kéfir 23 2.3. Aspectos tecnológicos 24 2.3.1. Conservación de los gránulos 24 2.3.2. Producción de kéfir 25 2.4. Composición química y nutricional del kéfir 29 2.5. Efectos beneficiosos para la salud 30 2.5.1. Aspectos terapéuticos 31 2.5.2. Actividad antimicrobiana 32 2.5.3. Actividad anti-inflamatoria y curativa 32 2.5.4. Impacto en el tracto gastrointestinal (GIT) 33 2.5.5. Efectos anti-carcinogénicos 33 2.5.6. Estimulación del sistema inmune 34 2.5.7. Efecto hipocolesterolémico 34 2.5.8. El kéfir y la intolerancia a la lactosa 35 4 2.6. Consideraciones finales 36 3. IDEA DEL PLAN DE EMPRENDIMIENTO 38 4. DIAGRAMA DE FLUJO 41 4.1. Descripción de las etapas 41 4.2. Diagrama de flujo del proceso 46 4.3. Modelado y simulación de procesos industriales 48 4.4. Equipo industrial o maquinaria utilizada 52 5. SALAS Y DISTRIBUCIÓN EN PLANTA 53 5.1. Lay-out de la planta 55 5.2. Ejemplo de diseño del Lay-out preliminar mediante el método SLP de una planta de producción industrial 57 6. ANÁLISIS DE MERCADO DE LA LECHE Y LOS DERIVADOS LÁCTEOS 64 6.1. Análisis del consumo de leche y derivados lácteos 64 6.2. Análisis del consumo y comercialización de derivados lácteos 70 6.2.1. Resultados globales de la categoría 71 6.2.2. Importancia de los derivados lácteos 74 6.2.3. Consumo per cápita de los tipos de derivados lácteos 75 6.2.4. Principales resultados de la leche fermentada, como tipo de derivado lácteo 76 6.2.5. Distribución por canales según tipos de derivados lácteos 80 7. CAPACIDAD Y TAMAÑO DE LA PLANTA INDUSTRIAL 83 8. UBICACIÓN DE LA PLANTA 85 9. ANÁLISIS DEL ENTORNO Y ANÁLISIS DAFO 91 10. CONSIDERACIONES FINALES: PERSPECTIVAS DE FUTURO, DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES DEL PLAN DE EMPRENDIMIENTO 94 BIBLIOGRAFÍA 100 5 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Estructura macroscópica de los gránulos de kéfir (Leite et al. 2013). 17 Figura 2. Proceso tradicional de elaboración de kéfir (Otles y Cagindi, 2003). 26 Figura 3. Proceso industrial de elaboración de kéfir (Otles y Cagindi, 2003). 27 Figura 4. Etapas del proceso de producción de leche fermentada a base de kéfir. 41 Figura 5. Diagrama de flujo del proceso industrial de elaboración de leche fermentada a base de kéfir. 47 Figura 6. Representación del diagrama de flujo mediante análisis de tiempos y objetivos de cada etapa. 50 Figura 7. Palé medidas europeas. 60 Figura 8. Área nacional tenida en cuenta para el estudio de la localización de la instalación. Se señalan las principales zonas geográficas tenidas en cuenta (Google Maps, 2016). 86 Figura 9. Esquema de los aspectos a desarrollar tras la decisión de emprender (MINETUR, 2016). 96 Figura 10. Pasos a seguir para legalizar y llevar a cabo un plan de emprendimiento (MINETUR, 2016). 98 ÍNDICE DE PLANOS Plano 1. Industria de leche fermentada a base de kéfir. 54 Plano 2. Esquema general del almacén. 59 Plano 3. Lay-out óptimo del almacén del producto final. 63 6 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Bacterias ácido lácticas identificadas en gránulos de kéfir (Leite et al., 2012; 2013). 22 Tabla 2. Levaduras lactosa-fermentativas y no lactosa-fermentativas identificadas en gránulos de kéfir (Leite et al., 2012; 2013). 23 Tabla 3. Composición química y valores nutricionales del kéfir (Otles y Cagindi, 2003). 30 Tabla 4. Descripción de la simbología del Análisis de tiempos y movimientos. Simulación y modelado (Casp, 2004). 49 Tabla 5. Análisis de tiempos y movimientos. Simulación y modelado. 50 Tabla 6. Dimensiones relevantes para el diseño y sus implicaciones. 58 Tabla 7. Datos sobre el consumo de alimentos (millones de kg/litro) y gasto (millones de €) de las categorías de alimentos de Carne, Pesca y Leche y Derivados Lácteos, y Total Alimentación, en el estado español durante los años 2014 y 2015 (MAGRAMA, 2016). 65 Tabla 8. Datos sobre el consumo de alimentos (millones de kg/litro) y gasto (millones de €) de la categoría Leche y Derivados Lácteos, en el estado español durante los años 2014 y 2015 (MAGRAMA, 2016). 69 Tabla 9. Datos sobre el consumo de alimentos (millones de kg/litro) y gasto (millones de €) de la subcategoría Derivados Lácteos, en el estado español durante los años 2014 y 2015 (MAGRAMA, 2016). 70 Tabla 10. Resumen general. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). 71 Tabla 11. Resumen general. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). 72 Tabla 12. Consumo per cápita de diferentes derivados lácteos en los años 2013-2014. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). 75 Tabla 13. Consumo per cápita de diferentes derivados lácteos en el año 2015. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). 76 Tabla 14. Resumen datos Leche Fermentada y Yogures. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). 77 7 Tabla 15. Resumen datos Leche Fermentada y Yogures. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). 77 Tabla 16. Ranking sectorial de empresas. Sector CNAE: (1054) Preparación de leche y otros productos lácteos (El Economista, 2016). 85 Tabla 17. Ciudades en estudio para la ubicación de la instalación industrial. 87 Tabla 18. Matriz obtenida por el método de decisión multi-criterios (alternativas frente a criterios). 88 Tabla 19. Análisis DAFO del entorno de la industria de leche fermentada. 92 Tabla 20. Soluciones y mejoras al Análisis DAFO del entorno de la industria de leche fermentada. 93 ÍNDICE DE GRÁFICAS Gráfica 1. Comparación mediante diagrama de barras del consumo per cápita (kg/litro) del Total Carne, Total Pesca, Total Frutas Frescas, Total Hortalizas y Patatas Frescas, Pan, Total Aceite, Total Huevos, Leche y Derivados Lácteos, Total Vinos y Bebidas Derivadas del Vino, Agua de Bebida Envasada, Bebidas Alcohólicas Alta Graduación, Gaseosas y Bebidas Refrescantes, y Resto Alimentación (incluye todos aquellos productos no desglosados; MAGRAMA, 2016). 67 Gráfica 2. Porcentaje de evolución del volumen en la cesta de la compra del Total Carne (-2,2%), Total Pesca (-2,4%), Total Frutas Frescas (-3,7%), Total Hortalizas y Patatas Frescas (-4,7%), Pan (-2,5%), Total Aceite (-6%), Total Huevos (-0,8%), Leche y Derivados Lácteos (0%), Total Vinos y Bebidas Derivadas del Vino (-0,3%), Agua de Bebida Envasada (6,9%), Bebidas Alcohólicas Alta Graduación (2,5%), Gaseosas y Bebidas Refrescantes (-2,6%), Resto Alimentación (0,1%; incluye todos aquellos productos no desglosados; MAGRAMA, 2016). 68 Gráfica 3. Evolución mensual del total gasto y total compras (diciembre 2013 – diciembre 2014). Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). 72 Gráfica 4. Evolución mensual del total gasto y total compras (enero – diciembre 2015). Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). 73 8 Gráfica 5. Evolución anual del total compras (millones de litros-kilogramo) desde el año 2008 hasta el año 2015. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). 73 Gráfica 6. Consumo de los tipos de derivados lácteos. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). 74 Gráfica 7. Consumo de los tipos de derivados lácteos. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). 75 Gráfica 8. Mercado del total de leche fermentada y yogures (% sobre leche fermentada y yogures; MAGRAMA, 2014). 78 Gráfica 9. Mercado del total de leche fermentada y yogures (% sobre leche fermentada y yogures; MAGRAMA, 2015). 79 Gráfica 10. Porcentaje distribución por canales de la cantidad total de los derivados lácteos (MAGRAMA, 2015). 81 Gráfica 11. Precio medio (€/L) por canales de distribución del total de los derivados lácteos (MAGRAMA, 2015). 81 Gráfica 12. Porcentaje distribución por canales de la cantidad total de leches fermentadas (MAGRAMA, 2015). 82 Gráfica 13. Precio medio (€/L) por canales de distribución del total de leches fermentadas (MAGRAMA, 2015). 82 9 RESUMEN En este trabajo, se lleva a cabo un plan de emprendimiento para la elaboración industrial de un producto alimenticio innovador con ideas de hacer factible su llegada al mercado. Se trata de un derivado lácteo con propiedades probióticas beneficiosas para la salud. Para ello, en primer lugar se analiza el producto innovador elegido en sí, un producto de leche fermentada a base de kéfir con unas propiedades organolépticas únicas, así como propiedades nutricionales y terapéuticas, beneficiosas para la salud. El kéfir es un producto de leche fermentada por hongos y bacterias, que tiene muchas funciones favorables para la salud, entre las cuales destacan que facilita la digestión y refuerza las defensas. Para un mejor entendimiento del producto innovador que se va a fabricar, en primer lugar se realiza un estudio científico y biotecnológico acerca del kéfir, su elaboración, sus características físico-químicas y propiedades beneficiosas para la salud, tanto para prevenir enfermedades, como para tratarlas. Este producto de leche fermentada se ha obtenido tradicionalmente de manera artesanal y es muy conocido en países del este y en el Cáucaso, de donde es originario. En muchos países, entre ellos España, este producto es bastante desconocido y no se ha establecido en el mercado. Es este hecho el que hace plantear su posible aplicación como un producto innovador en la industria alimentaria. Aunque tradicionalmente el kéfir sea obtenido de manera casera y artesanal, existen numerosos estudios científicos que muestran su posible aplicación industrial. Los objetivos de este trabajo son: - Hacer un estudio de los productos probióticos como tipos de alimentos más demandados hoy en día en el mercado. - Dar a conocer el producto de leche fermentada a base de kéfir. - Investigar acerca del producto en sí y del método de producción industrial. - Hacer factible su producción y llegada al mercado mediante un plan de emprendimiento. Para ello, tras el estudio científico y biotecnológico del producto, se desarrolla un plan de emprendimiento para una industria elaboradora del producto de kéfir. En 16 confiere al kéfir el status de un probiótico natural, designado como en “yogur del siglo XXI” (Leite et al., 2013). Varios estudios han mostrado que el kéfir y sus constituyentes tienen actividades antimicrobiana, antitumoral, anticarcinogénica e inmunomoduladora y también mejora la digestión de la lactosa, entre otros aspectos (Prado et al., 2015). Le kéfir contiene numerosas poblaciones de microorganismos diferentes, que se denominan cultivos microbianos y están vivos en el producto. Estos ayudan principalmente a la flora intestinal a eliminar posibles patógenos presentes en el organismo, aumentar la población de los mismos en el tracto digestivo y así ayudar a la digestión (Otles y Cagindi, 2003). La composición de dichas poblaciones es compleja y variada, sin embargo hay determinados microorganismos que están siempre presentes, como algunas especies predominantes de Lactobacillus (Leite et al., 2013), también características de otros productos como el yogur. 2.1.2. Los gránulos de kéfir: El kéfir es un producto de leche fermentada ácido-alcohólicamente con pequeño sabor ácido y consistencia cremosa (Fontán et al., 2006; Serafini et al., 2014). El kéfir puede producirse fermentando leche con cultivos iniciadores liofilizados de kéfir, con los tradicionales gránulos de kéfir, y con el producto que queda tras la eliminación de los gránulos de kéfir (Bensmira et al. 2010). Los gránulos de kéfir son aglomerados de microorganismos iniciadores, de unos colores blancos, amarillos claros o pálidos, gelatinosos y de tamaño variable (de entre 0,3 – 3,5 cm de diámetro). Estos están compuestos por una mezcla simbiótica de microorganismos, como bacterias ácido lácticas (en concentración de 10 8 UFC/g), levaduras (10 6 – 10 7 UFC/g) y bacterias ácido acéticas (en una concentración de 10 5 UFC/g) que se pegan a una matriz de polisacáridos (Garrote et al., 2010; Chen et al., 2015). Tras sucesivas fermentaciones, los granos de kéfir se pueden dividir generando nuevos gránulos, que tienen las mismas características que los viejos (Gao et al., 2012; Prado et al., 2015). Aparentemente, estos gránulos de kéfir parecen partes de un coral o pequeños trozos de coliflor, los cuales contienen una mezcla compleja tanto de bacterias (incluyendo varias especies de Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostocs y 17 Acetobacteria), como de levaduras (fermentadoras de lactosa y no fermentadoras de lactosa). Asimismo, contiene levaduras beneficiosas y bacterias probióticas similares a las que fermentan la leche para obtener yogur (Otles y Cagindi, 2003). Los gránulos de kéfir juegan el papel de ser un cultivo iniciador natural durante la producción de kéfir y, tras el proceso de fermentación, se recuperan colando la leche (Rattray y O’Connel, 2011). Los microorganismos que los forman se hallan inmovilizados en una matriz de polisacáridos y proteínas, coexisten en asociación simbiótica (Farworth y Mainville, 2008). En este ecosistema hay una población de microorganismos relativamente estable, en la cual interaccionan entre sí e influencian a los otros miembros de la comunidad. Esta población proporciona la síntesis de metabolitos bioactivos, que son esenciales para el crecimiento de los gránulos y la inhibición de microorganismos patógenos y contaminantes de los alimentos (Garrote et al., 2010). Los gránulos de kéfir (Figura 1) se caracterizan por su superficie irregular, y multilobular, se unen por una única sección central y su color varía de blanco a blanco amarillento, son elásticos y tienen una textura viscosa y firme. Figura 1. Estructura macroscópica de los gránulos de kéfir (Leite et al. 2013). Aunque esta bebida de kéfir se puede encontrar en muchos países, aquí en España, los gránulos no están disponibles comercialmente, por lo que tradicionalmente se suministran de persona en persona, debido a la ausencia de industrialización de este producto. 18 2.1.3. El kefiran: Por otro lado, en los gránulos de kéfir, el principal polisacárido es el kefiran, que es un heteropolisacárido compuesto por glucosa y galactosa en proporciones iguales y es principalmente producido por las bacterias Lactobacillus kefiranofaciens (Zajšek et al., 2011). Actualmente, se buscan muchos polisacáridos naturales para su uso en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética como aditivos, bio-absorbentes, agentes de eliminación de metales, bio-floculantes y agentes liberadores de medicinas, entre otras funciones (De Vuyst et al., 2001; Welman and Maddox, 2003; Badel et al., 2011). Muchas bacterias, hongos y vegetales tienen la capacidad de sintetizar y excretar polisacáridos extracelulares (Wang et al., 2010; Badel et al., 2011). Los exopolisacáridos (EPSs) producidos por bacterias ácido lácticas muestran buenas características físico-químicas para su uso como aditivos alimentarios. Además de estas características, los EPSs se obtienen de microorganismos clasificados como GRAS (generaly recognized as safe: generalmente reconocidos como seguros), como son las bacterias ácido lácticas (Wang et al., 2008; Saija et al., 2010; Badel et al., 2011). La cantidad de los EPSs, así como sus propiedades, dependen de los microorganismos usados en los procesos de fermentación, de las condiciones de fermentación y la composición del medio en el que se cultivan (Kim et al., 2008). Los EPSs tienen propiedades físico-químicas y reológicas que los hacen adecuados como aditivos, pudiendo ser usados como estabilizantes, emulsionantes, agentes gelificantes y mejoradores de la viscosidad. Asimismo, los EPSs poseen propiedades biológicas que sugieren su uso como antioxidantes, agentes antitumorales, agentes antimicrobianos e inmunomoduladores, entre otros papeles (Suresh Kumar et al., 2008; Bensmira et al., 2010; Piermaria et al., 2010). El polisacárido kefiran es producido por Lactobacillus kefiranofaciens (Kooiman, 1968; Wang et al., 2010) en los gránulos de kéfir, compuestos por proteínas, polisacáridos y un complejo formado por una mezcla simbiótica de microbios (Witthuhn et al., 2005; Jianzhong et al., 2009). Estos microorganismos crecen en kefiran, ya que forma una matriz de polisacáridos de glucosa y galactosa. A pesar 19 de que la producción de kefiran por parte de L. kefiranofaciens es buena, se ha observado que la adición de Saccharomyces sp. al cultivo mejora la cantidad neta de kefiran, demostrando la importancia de la simbiosis entre las bacterias y las levaduras que están presentes en el kéfir (Cheirsilp et al., 2003). Este polisacárido destaca por sus propiedades reológicas y, con ello, la viscosidad y viscoelasticidad que proporcionan al producto final haciéndolo muy apetecible. Se trata de un polisacárido capaz de mejorar las propiedades viscoelásticas y viscosas de los geles de leche, lo que hace que sea también un aditivo interesante para productos fermentados (Rimada and Abraham, 2006). Se utiliza para realzar las propiedades reológicas de geles de leche desnatada para aumentar su apariencia viscosa (Zajšek et al., 2013). Además, comparado con otros polisacáridos, el kefiran tiene ventajas excepcionales como propiedades antitumorales, antifúngicas y antibacterianas (Cevikbas et al., 1994; Wang et al., 2008) de inmunomodulación o protección del epitelio (Serafini et al., 2014), antiinflamatorias (Rodrigues et al. 2005b), curativas (Rodrigues et al. 2005a) y antioxidantes (Chen et al., 2015). 2.2. Aspectos microbiológicos: En el kéfir, las bacterias ácido lácticas (LAB) son las principales responsables de la conversión de la lactosa, presente en la leche, en ácido láctico, lo que provoca un descenso en el pH y, por tanto, la conservación de la leche. Otros constituyentes microbianos presentes en el kéfir, son las levaduras fermentadoras de lactosa que producen etanol y CO2. Las levaduras que no son fermentadoras de lactosa y las bacterias ácido acéticas (AAB) también participan en el proceso (Magalhāes et al., 2011; Rattray y O’Connel, 2011). Tras la fermentación, los gránulos incrementan su biomasa en un 5-7%. Durante su crecimiento en la leche, las proporciones de microorganismos en los gránulos difieren de aquellos presentes en el producto final. Esta diferencia se asocia a las condiciones del proceso de fermentación como: el tiempo de fermentación, la temperatura, el grado de agitación, el tipo de leche, la relación en el inóculo de gránulo/leche y la distribución de los microorganismos, entre otras (Rattray y O’Connel, 2011; Tamime, 2006; Simova et al., 2002). 20 El estudio de la microbiota del kéfir es algo trabajoso, tradicionalmente se han usado métodos microbiológicos clásicos pero, debido a las múltiples especies presentes en los gránulos de kéfir, algunas de ellas muy cercanas filogenéticamente, estas técnicas no son lo suficientemente discriminatorias (Leite et al., 2013). También, debido a la asociación simbiótica microbiana presente en los gránulos, el crecimiento y la supervivencia de cepas de microorganismos aisladas depende de la presencia de unas y otras. Frecuentemente, cuando los microorganismos son aislados de los gránulos, estos no crecen bien en la leche y/o muestran una reducción en su actividad bioquímica (Farnworth y Mainville, 2008). Por ello, para la discriminación entre especies y para la identificación de poblaciones de microorganismos minoritarias se utilizan también otras técnicas biotecnológicas o genéticas más específicas, como son la pirosecuenciación, secuenciación del gen del ARNr 16s o la PCRDGGE. Diferentes variedades de gránulos de kéfir recogidos en diferentes lugares del mundo se componen de diferentes tipos de microorganismos. Aunque, hay algunas especies de Lactobacillus que siempre están presentes, son las principales y fundamentales, aunque las poblaciones minoritarias y específicas de gránulos individuales deben contribuir en determinadas características sensoriales del producto de kéfir (Leite et al., 2012). 2.2.1. Distribución de los microorganismos en los gránulos de kéfir: La forma en la que se conforman y desarrollan los microorganismos dentro de los gránulos de kéfir es objeto de estudio ya que es importante llegar a conocer cómo crece la microbiota dentro de los gránulos y cómo influye eso al producto de leche fermentada. Sin embargo, este estudio es bastante complicado ya que existe gran controversia en los resultados (Leite et al., 2013). Hay estudios que apoyan la hipótesis de que las levaduras se hallan generalmente en las zonas interna e intermedia del gránulo, con lactobacilos y lactococos predominantes en el área superficial. Por el contrario, otros investigadores describen que las levaduras se distribuyen en ambas zonas interna y externa de los gránulos. Es probable que los microorganismos de la superficie causen mayor impacto en el proceso de fermentación del kéfir (Farnworth y Mainville, 2008). 21 También, algunos estudios muestran que dependiendo del tipo de gránulo que se analice, la distribución de las bacterias y levaduras puede ser diferente, así como el producto que se obtiene, debido a las diferentes poblaciones originarias de cada ambiente externo del gránulo como ya se ha mencionado, existiendo una variación relativa en la distribución interna del gránulo según el origen del mismo (Leite et al., 2013). Se necesitan, por tanto, nuevas investigaciones al respecto. 2.2.2. Bacterias del kéfir: Para la fermentación de hexosas, las bacterias ácido lácticas (LAB), pueden seguir dos rutas diferentes para la generación de ácido láctico. Las bacterias homofermentativas siguen el metabolismo homofermentativo, por el cual generan dos moles de ácido láctico por cada mol de hexosa. En cambio, las bacterias heterofermentativas generan un mol de CO 2 , un mol de etanol o ácido acético y un mol de ácido láctico, al metabolizar un mol de hexosa (metabolismo heterofermentativo). Es importante la diferencia entre ambos tipos de bacterias ya que la abundancia de unas o de otras puede hacer que el producto obtenido tenga una composición diferente y, por tanto, propiedades organolépticas diferentes. La Tabla 1 muestra las bacterias ácido lácticas (LAB) homofermentativas, incluyendo especies de Lactobacillus y de Lactococcus, y las bacterias ácido lácticas heterofermentativas que han sido identificadas en los gránulos de kéfir y en su producto de bebida fermentada. 22 LAB Homofermentativas: LAB Heterofermentativas: Lactobacillus spp: Lactococcus spp: L. kefiri, L. parakefiri, L. fermentum & L. brevis L. delbrueckii subsp. bulgaricus L. lactis subsp. lactis Cepas citrato-positivas de L. lactis (L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis L. helveticus L. lactis subsp. cremoris Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris L. kefiranofaciens subsp. kefiranofaciens Streptococcus thermophilus Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides L. kefiranofaciens subsp. kefirgranum L. acidophilus Tabla 1. Bacterias ácido lácticas identificadas en gránulos de kéfir (Leite et al., 2012; 2013). El uso de citrato por parte de las cepas citrato-positivas resulta clave en la producción de componentes que contribuyen al sabor típico del kéfir, por lo que su presencia es importante en el gránulo o inóculo iniciador (Rattray y O’Connel, 2011). Como ya se ha mencionado, el kefiran es un polisacárido ramificado soluble en agua producido por L. kefiranofaciens. Dicho polisacárido contiene cantidades idénticas de D-glucosa y D-galactosa y su producción se estimula cuando L. kefiranofaciens crece en el mismo cultivo con S. cerevisiae (Cheirsilp et al., 2003). Algunas especies de bacterias ácido acéticas (AAB) se han aislado e identificado tanto en los gránulos de kéfir como en la bebida de leche kefirada. Sin embargo, en algunos países, la presencia de estas especies se considera indeseable y ha recibido menos atención, aunque juegan un papel esencial, tanto en las relaciones entre microorganismos, como en las características sensoriales del producto final (Farworth y Mainville, 2008; Rattray y O’Connel, 2011; Tamime, 2006). 23 2.2.3. Levaduras del kéfir: A pesar de que producen metabolitos que contribuyen a las propiedades sensoriales típicas y deseadas del kéfir, las levaduras del kéfir se estudian con menor profundidad que las bacterias del kéfir (Rattray y O’Connel, 2011; Simova et al., 2002). Las principales levaduras, capaces o no de fermentar lactosa, encontradas en el kéfir y en los gránulos de kéfir son las que aparecen en la siguiente tabla (Tabla 2). Levaduras lactofermentativas Levaduras no lactofermentativas Kluyveromyces marxianus/Candida kefyr Saccharomyces cerevisiae Kluyveromyces lactis var. lactis Torulaspora delbrueckii Debaryomyces hansenii Pichia fermentans Dekkera anomala Kazachstania unispora Saccharomyces turicensis Issatchenkia orientalis Debayomyces occidentalis Tabla 2. Levaduras lactosa-fermentativas y no lactosa-fermentativas identificadas en gránulos de kéfir (Leite et al., 2012; 2013). 2.2.4. Interacciones entre los microorganismos del kéfir: Las interacciones entre levaduras y bacterias, así como su interdependencia en los gránulos de kéfir, son complejas y no del todo comprendidas. Sin embargo, cuando las bacterias se separan del grano de kéfir, las levaduras no crecen tan eficientemente (Cheirsilp et al., 2003; Farnworth y Mainville, 2008; Rattray y O’Connel, 2011). Debido a su gran capacidad para metabolizar lactosa, las bacterias del género Lactococcus tienden a crecer más rápido que las levaduras presentes en la leche (Rea et al., 1996; Tamime, 2006). Este género hidroliza lactosa, produciendo ácido láctico y, con ello, un ambiente favorable para el crecimiento de las levaduras (Tamime, 2006). Por otro lado, las levaduras sintetizan los complejos de vitamina B e hidrolizan las proteínas de la leche, usando oxígeno para producir CO 2 y etanol (Lopitz-Otsoa et al., 2006; Tamime, 2006). 24 Las interacciones entre levaduras y bacterias ácido lácticas se pueden estimular o inhibir favoreciendo el crecimiento de una u otra en cultivos conjuntos. Estos microorganismos pueden competir por los nutrientes para crecer, o pueden producir metabolitos que inhiban o estimulen a uno u otro (Lopitz-Otsoa et al., 2006). Algunas especies de levaduras son proteolíticas o lipolíticas (pueden hidrolizar proteínas o grasas), proporcionando amino ácidos o ácidos grasos (Rattray y O’Connel, 2011). Especies como Debaryomyces hansenii y Yarrowia lipolytica asimilan el ácido láctico formado por las LAB, aumentando el pH y estimulando el crecimiento bacteriano. La producción de vitamina B por parte de Acetobacter spp. también favorece el crecimiento de otros microorganismos presentes en los gránulos de kéfir (Lopitz-Otsoa et al., 2006; Rea et al., 1996). 2.3. Aspectos tecnológicos: Durante la fermentación, los gránulos aumentan en tamaño y en número, y son normalmente recuperados de la leche fermentada y reutilizados (Garrote et al. 2010). Si se conservan de manera cuidadosa, pueden retener su actividad durante años (Lopitz-Otsoa et al., 2006; Rattray y O’Connel, 2011). El principal marcador para evaluar la relación simbiótica entre los diferentes microorganismos es el aumento de la biomasa durante la fermentación (Garrote et al. 2010). 2.3.1. Conservación de los gránulos: Los gránulos de kéfir se pueden preservar liofilizados, secos o húmedos (Garrote et al. 2010), pero lavados constantes reducen su viabilidad. Sin embargo, Pintado et al. (1996) observaron que los gránulos almacenados en estas condiciones presentaban diferentes perfiles microbiológicos que los gránulos frescos. Los gránulos secos mantienen su actividad durante 12-18 meses, mientras que los gránulos húmedos lo hacen durante 8-10 días (Garrote et al. 2010). Tras el estudio de diferentes métodos de conservación, se considera que el método de congelación es el mejor. La liofilización de los gránulos, resulta en una reducción del metabolismo de la lactosa, así como modificaciones en el perfil bacteriano con respecto al original (Farnworth y Mainville, 2008). Todos estos datos se han de tener en cuenta para el estudio de la viabilidad de los fermentos y la frecuencia de renovación de los mismos en una industria productora de kéfir, 25 al igual que se hace en otros tipos de industrias como, por ejemplo, la industria cervecera. 2.3.2. Producción de kéfir: Hay tres formas principales de producción de kéfir: · (I) Primero mediante el método artesanal. · (II) También usando el proceso comercial mediante el método ruso. . (III) O usando el proceso comercial mediante cultivos puros. Asimismo, generalmente, el kéfir se puede hacer a partir de cualquier tipo de leche, de vaca, de cabra, de oveja, de coco, de arroz o de soja. También hay muchas opciones para la leche, pasteurizada, no pasteurizada, con toda su grasa natural (nata), baja en grasa o desnatada (Otles y Cagindi, 2003). Incluso se podría hacer kéfir a partir de zumos de frutas y/o soluciones azucaradas o de melazas (Magalhāes et al., 2010). La producción artesanal tradicional implica la inoculación directa de la leche con una cantidad variable de gránulos. Primero la leche cruda se hierbe, luego se enfría a unos 20-25 o C y se inocula con un 2-10% (generalmente un 5%) de gránulos de kéfir. Tras esto, comienza un periodo de fermentación de entre 1824 horas a 20-25 o C. Al finalizar el proceso de fermentación, los gránulos se tamizan y este filtrado se puede volver a usar para una nueva fermentación o guardar en leche fresca (de 1 a 7 días), mientras que la bebida de kéfir se debe almacenar a 4 o C, lista para su consumo (Karagozlu y Kavas, 2000). Este proceso de fermentación se muestra en la Figura 2. 32 2.5.2. Actividad antimicrobiana: Múltiples estudios corroboran la actividad antimicrobiana in vitro del kéfir, contra una gran variedad de bacterias, tanto gram-positivas como gram-negativas, y también contra algunos hongos (Otles y Cagindi, 2003). Santos et al. (2003) observaron el comportamiento antagónico de los lactobacilos aislados de gránulos de kéfir frente E. coli, L. monocytogenes, Salmonella Typhimurium, S. Enteritidis, Shigella flexneri y Yersinia enterocolitica. Silva et al. (2009) observaron la inhibición de Candida albicans, Salmonella Typhi, Shigella sonnei, Staphylococcus aureus y E. coli en el kéfir cultivado en azúcar moreno. Por otro lado, Chifiriuc et al. (2011) observaron que toda la leche fermentada con gránulos de kéfir tenía actividad antimicrobiana contra Bacillus subtilis, S. aureus, E.coli, E. faecalis y S. Enteritidis, pero no mostraban signos de inhibición contra P. aeruginosa y C. albicans. Además, también se demostró la actividad antimicrobiana del polisacárido kefiran contra bacterias y el hongo C. albicans (Rodrigues et al., 2005a). Todos estos estudios indican que la actividad antimicrobiana del kéfir se asocia a la producción de ácidos orgánicos, péptidos (bacteriocinas), dióxido de carbono, peróxido de hidrógeno, etanol y diacetilo. Estos compuestos pueden tener efectos beneficiosos, no solo reduciendo patógenos transmitidos por los alimentos y bacterias de descomposición durante la producción y almacenamiento de esta bebida, sino también en el tratamiento y prevención de gastroenteritis e infecciones vaginales (Farnworth, 2005; Sarkar, 2007). No obstante, se deberán de seguir haciendo investigaciones sobre este tema debido a las incongruencias que todavía existen. 2.5.3. Actividad anti-inflamatoria y curativa: También se ha estudiado la actividad anti-inflamatoria y curativa del kéfir y del polisacárido kefiran. Estos estudios se realizan, por lo general, en ratones a los que se les provoca aparición de tejido granulomatoso y se les dan tratamientos de siente días con geles de kéfir (Rodrigues et al., 2005a; Diniz et al., 2003). Husseini et al. (2012) corroboraron la actividad curativa en quemaduras infectadas con Pseudomonas aeruginosa en ratones. 33 2.5.4. Impacto en el tracto gastrointestinal (GIT): El efecto causado por el consumo de kéfir en la composición de la microbiota intestinal puede ser debido a una combinación de diferentes factores. Se puede provocar la inhibición directa de patógenos por parte de la producción de ácidos y bacteriocinas, o bien la exclusión de patógenos competitivos en la mucosa intestinal (Rattray y O’Connel, 2011). Según Marquina et al. (2002), el consumo de kéfir aumenta significantemente la cantidad de LAB en la mucosa intestinal y reduce las poblaciones de enterobacterias y clostridias. Además, el consumo de kéfir también impide la colonización de C. jejuni (Zacconi et al., 2003) y es efectivo en tratamientos post operativos y en pacientes con desordenes gastrointestinales (Sarkar, 2007). También, hay investigadores que han usado el kéfir para el tratamiento de úlceras de estómago y duodeno en pacientes humanos (Farnworth y Mainville, 2008). 2.5.5. Efectos anti-carcinogénicos: Este es uno de los efectos más importantes del kéfir. El papel anti-carcinogénico de los productos lácteos fermentados se puede atribuir, en general, a la prevención del cáncer y la supresión de los tumores en estadio temprano, debido al impedimento de actividades enzimáticas que convierten compuestos procarcinogénicos en carcinógenos, o a través de la activación del sistema inmune (Sarkar, 2007). Kubo et al. (1992) estudiaron la inhibición de la proliferación de tumores transplantados subcutáneamente en ratones. Por otro lado, Liu et al. (2002) observaron la inhibición del crecimiento de tumores, la inducción de la lisis de células apoptóticas en tumores y aumentos significativos en niveles de IgA (inmunoglobulina A) en ratones, sugiriendo que el kéfir tiene propiedades potenciales antitumorales y promueve la resistencia de la mucosa a infecciones intestinales. Guven y Gulmez (2003) reportaron que los ratones tratados con kéfir presentaban mayor efecto de protección contra el daño producido por tetracloruro de carbono, indicando que el kéfir también puede actuar como antioxidante. 34 2.5.6. Estimulación del sistema inmune: La formación de péptidos bioactivos durante los procesos de fermentación o digestión ha mostrado una gran variedad de actividades fisiológicas, incluyendo la estimulación del sistema inmune en modelos animales (Farnworth, 2005). Thoreux y Schmucker (2001), tras alimentar ratones con kéfir, observaron un aumento en la respuesta inmune (IgA) específica de la mucosa contra la toxina del cólera. La estimulación del sistema inmune también se puede dar por la acción de los exopolisacáridos encontrados en los gránulos de kéfir (Farnworth, 2005; Furukawa et al., 1992). Medrano et al., (2011) observaron que el kefiran podía modificar el balance de células del sistema inmune en la mucosa intestinal. Por otro lado, Vinderola et al. (2005) demostraron la capacidad de inmunomodulación del kéfir en la respuesta inmune de la mucosa intestinal en ratones. La administración de kéfir induce una respuesta en la mucosa intestinal, lo que sugiere que los componentes del kéfir pueden estimular las células del sistema inmune innato, suprimiendo la respuesta inmune del fenotipo Th2 o promoviendo respuestas mediadas por células contra tumores e infecciones intracelulares de patógenos (Liu et al., 2002). Recientemente, Hong et al. (2009) demostraron, in vitro, la capacidad inmunomoduladora de las LAB aisladas de los gránulos de kéfir, sugiriendo su influencia en la secreción de citoquinas proinflamatorias IL-6 y TNF-α por parte de TLR-2. 2.5.7. Efecto hipocolesterolémico: Es posible que las bacterias ácido lácticas o LAB inhiban la absorción exógena de colesterol en el intestino delgado, mediante la unión e incorporación de colesterol a las propias células bacterianas y el consumo o incorporación del colesterol. También es posible que supriman la reabsorción de ácidos biliares mediante la desconjugación enzimática de sales biliares, promovida por la enzima BSH, hidrolasa de sales biliares (Wang et al., 2009). También Wang et al. (2009) observaron una reducción significativa en los niveles séricos de colesterol total, lipoproteínas de baja densidad (LDL) y triglicéridos, mientras que no había cambios en los niveles de lipoproteínas de alta densidad (HDL-C) en ratones alimentados con una dieta rica en colesterol suplementada con 35 Lactobacillus plantarum, una de las bacterias presentes tanto en el kéfir como en el yogur. Además, el colesterol total y los triglicéridos presentes en el hígado de los ratones también se vieron reducidos. Por otro lado, el colesterol y los triglicéridos en las heces de los animales aumentaron notablemente. Otro estudio (Liu et al 2006) también observó una reducción de los niveles séricos de triglicéridos y colesterol, especialmente la fracción no correspondiente a HDL-C. Por otro lado, St-Onge et al. (2002) reportaron un resultado contradictorio, donde el consumo de kéfir no redujo los niveles de colesterol total, LDL-C, HDL-C y triglicéridos, pero sí aumentó la concentración de los ácidos isobutírico, propiónico e isovalérico, así como la cantidad total de ácidos grasos de cadena corta en los excrementos. 2.5.8. El kéfir y la intolerancia a la lactosa: La capacidad del kéfir de disminuir la concentración de lactosa y la presencia de actividad β-galactosidasa en los productos de leche fermentada, hace que sean aptos para el consumo por parte de personas clasificadas como intolerantes a la lactosa (Farnworth y Mainville, 2008; Sarkar, 2007). Se ha demostrado que algunos tipos de gránulos de kéfir muestran actividad enzimática de βgalactosidasa, la cual permanece activa tras el consumo. También, se ha observado que el kéfir contiene menos lactosa que la leche (Farnworth 2005; Sarkar, 2007). Un kéfir comercial demostró ser tan efectivo como el yogur en reducir el gas hidrógeno expirado y las flatulencias en adultos intolerantes a la lactosa, comparado con la ingesta de leche (Hertzler y Clancy, 2003). De Vrese et al. (1992) demostraron que cerdos alimentados con kéfir mostraron un aumento significativo en concentraciones de galactosa en el plasma, sugiriendo mejora de la hidrolisis de lactosa en el intestino por parte de la enzima microbiana β-galactosidasa (Leite et al., 2013). 36 2.6. Consideraciones finales: Tras el estudio en profundidad del producto de leche fermentada a base de kéfir, a continuación se concluyen los aspectos más relevantes, así como algunas consideraciones a tener en cuenta. · En primer lugar, cabe destacar que el kéfir es un producto alimenticio ideal para el consumo hoy en día, ya que se trata de un alimento con propiedades beneficiosas para la salud, en el que coexisten bacterias y levaduras, y cuya relación simbiótica proporciona un producto probiótico muy demandado en el mercado. · Muchas de las pruebas y ensayos analizados no son concluyentes, por lo que se debe seguir estudiando e investigando sobre este producto alimenticio. No obstante, son numerosos los estudios científicos que ratifican empíricamente los beneficios para la salud que muestra el kéfir. · Actualmente, el uso de probióticos en la industria alimentaria, tanto en alimento como en forma de aditivo alimenticio, está en pleno auge. Esto hace que sea importante el conocimiento y entendimiento de las relaciones simbióticas entre los diferentes microorganismos presentes en la comida, así como sus interacciones, para ayudar a la mejora de los procesos tecnológicos (Leite et al., 2013). · Las variedades en las poblaciones de microorganismos que conforman los gránulos del kéfir hacen difícil establecer una composición definida del producto. También, se ha estudiado que el producto industrializado hecho a base de inóculos no da el mismo resultado, haciendo que las características tanto organolépticas como beneficiosas para la salud varíen, incluso pierdan calidad. Muchos científicos han investigado e intentado desarrollar, sin mucho éxito, un producto comercial que tenga el mismo triunfo que el kéfir tradicional. · Por ello, es importante seguir investigando acerca de la elaboración de kéfir y, el desarrollo de una industria elaboradora de esta bebida kefirada (también investigadora del producto en sí) da una oportunidad más a este tipo de alimento tan demandado hoy en día. 37 · Por otro lado, la calidad del kéfir tradicional no depende del clima, la zona y el terreno de “cultivo”, como en el caso del vino. Por lo que es una gran ventaja que se pueda hacer aquí en España el mismo producto que se hace tradicionalmente en los países del este y en el Cáucaso. Aunque siempre teniendo en cuenta que se necesita una materia prima (de gránulos o inóculos de kéfir) de alta calidad. · Una vez encauzado en el mercado, su éxito puede ser sencillo y rápido debido a los altos valores nutricionales y los numerosos beneficios para la salud que presenta el kéfir. Siendo además recomendado para bebés prematuros, niños pequeños, mujeres embarazadas y en lactancia, pacientes enfermos, personas mayores e individuos con deficiencia en lactasa, es decir, intolerantes a la lactosa (Otles y Cagindi, 2003), así como para evitar enfermedades o anomalías en individuos sanos. · Todos estos aspectos muestran los motivos por los que se ha considerado factible y favorable emprender en una industria elaboradora de kéfir e investigadora del producto en sí y de otros productos (aditivos alimenticios, variedades de productos, etcétera). 38 3. IDEA DEL PLAN DE EMPRENDIMIENTO: Las pymes hoy en día se consideran un sector con empleo muy estable, ha sido el sector que mejor ha soportado la crisis económica española. En general, se puede hablar de un notable esfuerzo innovador (I+D+i) por parte de las pequeñas y medianas empresas en nuestro país, sobre todo asociado a temas de salud. La idea de este plan de emprendimiento es hacer un producto principal, el producto de leche fermentada a base de bacterias y levaduras del kéfir, del que ya se ha hablado. Y también, seguir investigando hacer otras variaciones, estableciendo líneas de investigación del producto, las cuales se pueden basar en: - Hacer un producto enriquecido con Omega 3 y Omega 6. - Otra opción es añadir vitaminas liposolubles A, D y E. - Diferenciar entre tres tipos de productos, por ejemplo: · Uno dirigido a un consumidor más mayor, ya que las personas mayores suelen necesitar estos productos probióticos para regular su flora intestinal. · Otro dirigido a los niños. Para ellos se puede hacer un producto con mayor contenido en grasa para nutrir y fortalecer su crecimiento, ya que los niños necesitan mayor aporte de calorías diarias que un adulto. También le podemos añadir vitaminas, un aporte de hierro, o más azúcares para que el producto sea más dulce para ellos, paliando así la ligera acidez, al igual que en el yogur azucarado. · Y, por último un producto dirigido a jóvenes y adultos, para mantenerse fuertes, activos y evitar los síntomas de envejecimiento, así como frenar la posible aparición de enfermedades. - También se podría estudiar el hacer un producto lácteo sostenible, ya que los productos ecológicos también están a la orden del día y el consumidor cada vez se preocupa más en buscar este tipo de logo en la etiqueta del producto que va a comprar. 39 - Por último, cabe destacar una posible variedad dirigida a personas con intolerancias o anomalías alimenticias, personas vegetarianas o veganas, o como una perspectiva de futuro para la producción internacional del producto: Tradicionalmente, en los países de origen, el kéfir se fabrica usando leche de vaca, oveja, cabra o búfalo. Sin embargo, en algunos países, la leche animal es escasa, cara o mínimamente consumida debido a restricciones dietéticas, preferencias o costumbres religiosas. Es por ello que se puede intentar producir kéfir a partir de otras fuentes de alimentos como la “leche de soja” (Botelho et al., 2014) oficialmente conocida como bebida de soja. Algunas de estas ideas pueden ser llevadas a cabo, y otras necesitan mayor inversión y tiempo de estudio, pudiéndolas considerar como perspectivas de futuro una vez se conozca la reacción del consumidor ante el producto principal y cómo evoluciona el producto en el mercado. Es preferible comenzar produciendo un producto más sencillo y económico para que se pueda vender bien. Por ello, en la empresa habrá un importante departamento de investigación biotecnológica, con laboratorios en los que seguir estudiando e investigando estos aspectos, así como otros posibles productos con nuevos aditivos y coadyuvantes tecnológicos. También cabe destacar que otras áreas importantes en la empresa serán el departamento de calidad y gestión de la calidad, así como el departamento de marketing para dar a conocer el producto y que sea bien recibido en el mercado. 40 Tras este análisis, en los siguientes capítulos se hace un estudio de un plan de emprendimiento en el que se elabora un producto de leche fermentada a base de kéfir, a partir de polvos liofilizados de los microorganismos antes mencionados, con la idea de que sea un producto innovador y se haga un hueco en una línea de distribución y su posterior éxito en el mercado. Para ello, en primer lugar se procede al desarrollo del diagrama de flujo del proceso de producción, representando mediante símbolos las actividades del proceso. Tras enumerar las actividades del proceso una detrás de otra, se procede a determinar el equipo industrial o la maquinaria que se va a utilizar en el proceso productivo. Tras esto, se traza un plano en el que se distinguen las diferentes salas que conforman la planta industrial. Luego se procede al análisis del Layout o distribución en planta. Una vez hecho, se realiza un estudio de mercado de los derivados lácteos en el territorio español en los últimos años. A partir de este análisis, se determina la capacidad de la planta y se estima el tamaño de la misma. Finalmente, se hace un estudio de la ubicación de la misma en un terreno y, por último, se hace un análisis DAFO del entorno elegido para el emplazamiento de la industria de leche fermentada a base de kéfir. 41 4. DIAGRAMA DE FLUJO Al tratarse de un producto innovador, que no es conocido y no está implantado en general en la industria alimentaria, para el desarrollo del diagrama de flujo se ha tenido en cuenta tanto los artículos científicos que explican el proceso de producción de la bebida de kéfir como una parte del proceso industrial de obtención del yogur (Madrid et al., 2001), con las modificaciones necesarias que caracterizan este producto diferente de leche fermentada. A continuación, se muestra un esquema del diagrama de flujo del proceso industrial (Figura 4), con las diferentes etapas que se siguen en el proceso de obtención del kéfir. Figura 4. Etapas del proceso de producción de leche fermentada a base de kéfir. 4.1. Descripción de las etapas: Para entender mejor el proceso que se presenta en el diagrama de flujo, se procede a la descripción de cada etapa. a) Recepción de la leche: En primer lugar, se reciben los camiones con la leche. En ellos, se determina tanto la cantidad (peso o volumen), como la calidad, mediante factores sensoriales (olor, sabor y aspecto), físico-químicos (contenido de proteínas, Refrigeración y almacenamiento Recepción de la leche Estandarización de la leche Adición de componentes minoritarios Desaireado Homogeneización de la leche Pasterización Refrigeración Adición de fermentos Fermentación Enfriamiento Envasado Etiquetado y codificación Distribución 48 4.3. Modelado y simulación de procesos industriales: Una vez establecido el diagrama de flujo del proceso y descritas las etapas, es muy útil realizar el modelado y simulación del proceso industrial. La simulación de procesos puede ser útil en todas las etapas del desarrollo de un proyecto industrial. En las diferentes etapas de un proyecto, puede haber necesidad de realizar simulaciones con diferentes niveles de sofisticación (Casp, 2004). La simulación de procesos puede usarse en las siguientes etapas del desarrollo de un proyecto industrial: - Investigación y desarrollo: una simulación sencilla se puede usar para probar la factibilidad técnica y económica del proyecto. - Etapa crítica en la toma de decisiones: se prueban diferentes alternativas de proceso y condiciones de operación a escala industrial. - Diseño: la simulación proporciona todos los datos de proceso requeridos para el diseño detallado de los diferentes equipos. - Simulación de plantas existentes: puede ser muy útil cuando es necesario cambiar las condiciones de operación, o cuando se quieren sustituir materias primas. En este caso, al tratarse de un producto innovador, a partir del diagrama de flujo y la duración de cada etapa, la simulación puede ser de gran utilidad para conocer la duración total del proceso de producción, la distribución y el diseño del equipo o maquinaria y para, posteriormente, determinar la capacidad o dimensiones de la planta. En la siguiente tabla se muestran los símbolos utilizados para definir las operaciones básicas del diagrama de proceso en este análisis de tiempos y movimientos del diagrama de flujo del proceso (Tabla 4): 49 Descripción de la simbología PRODUCE O REALIZA: Cambio de alguna de las características físicas o químicas de un objeto; preparación para otra operación; transporte; inspección o almacenaje. Proporciona o recibe información; se planifica o calcula. DESPLAZA: Desplazamiento de un objeto de un lugar a otro, excepto cuando este movimiento forma parte de una operación o es motivado por el operario en el puesto de trabajo durante una operación o inspección. VERIFICA: Examen de un objeto para su identificación o se verifica en cuanto a calidad o cantidad. ESPERA: Cuando no requiere la inmediata ejecución de la próxima acción planeada. GUARDA: Cuando se guarda y protege un objeto contra un traslado no autorizado. Tabla 4. Descripción de la simbología del Análisis de tiempos y movimientos. Simulación y modelado (Casp, 2004). A continuación se representa el diagrama de flujo mediante esta simbología (Figura 6) y una tabla con los tiempos de duración de cada tarea (Tabla 5). 50 Figura 6. Representación del diagrama de flujo mediante análisis de tiempos y objetivos de cada etapa. OPERACIÓN DURACIÓN SÍMBOLO & DESCRIPCIÓN Recepción de la leche 15 minutos ”verificación” Estandarización de la leche 10 minutos ”verificación” Adición de componentes minoritarios 1 minuto ”producción” Desaireado 5 minutos ”producción” Homogeneización de la leche 10 minutos ”producción” Recepción de la leche Estandarización de la leche Adición de componentes minoritarios Desairado Homogeneización de la leche Pasterización Refrigeración Adición de fermentos Fermentación Enfriamiento Envasado Etiquetado y codificación Distribución Refrigeración y almacenamiento 51 Pasterización 5 minutos ”producción” Refrigeración 15 minutos ”espera” Adición de fermentos 1 minuto ”producción” Fermentación 8 horas ”producción” Enfriamiento 10 minutos ”producción” Envasado -- ”verificación” Etiquetado y codificación -- ”desplazo” Refrigeración y almacenamiento -- ”guarda” Distribución -- ”desplazo” Tabla 5. Análisis de tiempos y movimientos. Simulación y modelado. Tras la realización de este estudio se hace posible conocer la duración total del proceso productivo. En este caso se ha estimado la duración de cada etapa (de comienzo a final) de manera orientativa. Tras este diagrama mediante símbolos, también es importante, para el desarrollo del proyecto industrial, hacer un modelo informático de simulación con un programa informático (por ejemplo: ProModel). Con este tipo de simulaciones se pueden detectar los posibles cuellos de botella, optimizar las variables de operación, evaluar alternativas, minimizar desechos y contaminantes, estudiar un ahorro de energía y mejorar procesos, entro otros. 52 4.4. Equipo industrial o maquinaria utilizada: A continuación se enumeran los equipos que van a constituir la planta de producción de leche fermentada a base de kéfir: - Báscula para el pesaje de camiones. - Sistema de tuberías con filtrado de acero inoxidable (0,2-1mm de diámetro). - Tanque desaireador. - Tanque de almacenamiento refrigerado a 4 o C en agitación continua. - Separadores centrífugos de estandarización (clarificación y normalización). - Evaporador (concentración de la leche). - Dosificador componentes minoritarios. - Tanque desaireador. - Caldera calefactora. - Homogeneizadores de válvula. - Maquinaria de pasteurización. - Intercambiador de calor (enfriamiento). - Biorreactor discontinuo de tanque agitado. - Dosificador de fermentos y otros componentes minoritarios. - Sistema de tuberías y dispensador del producto en los envases. - Máquina termoformadora. - Máquina termoselladora. - Etiquetadora / codificadora. - pallets y transpaletas. - Cámaras de refrigeración. 53 5. SALAS Y DISTRIBUCIÓN EN PLANTA A continuación, se enumeran ahora las salas que se ha considerado que van a constituir esta industria de leche fermentada a base de kéfir: - Sala de recepción de la materia prima: - Zona de recepción de las materias primas auxiliares. - Zona de recepción de la leche, pesaje de camiones y toma de muestras para el análisis de calidad de la leche. - Salas de almacén: - Zona de almacén de materias primas a temperatura ambiente. - Zona de almacén de materias primas con refrigeración (4 o C). - Tanques agitados de almacenamiento de leche con refrigeración (4 o C). - Sala de producción, envasado y etiquetado. · Edificios auxiliares: - Sala de almacén del producto final con refrigeración (4 o C). - Zona de expedición del producto final. - Sala de investigación I+D+i: laboratorios de investigación y de controles de calidad. - Oficinas y servicios. - Vestuarios y servicios para los operadores. En la siguiente página se muestra el plano de la planta, trazado con las diferentes salas y zonas que conforman la planta industrial. Dicho plano ha sido diseñado con el programa AutoCAD. 54 55 5.1. Lay-out de la planta: Una vez conocido el plano de la planta industrial y el equipo que compone la instalación, uno de los pasos más importantes en el desarrollo de un proyecto industrial es el estudio del Lay-Out o distribución en planta. El Lay-out se define como la organización racional de los medios productivos, instalaciones de servicio, de gestión y de personal de una planta industrial. A partir de un modelo real de Lay-out, se establece la configuración arquitectónica definitiva del edificio industrial y de las instalaciones (Casp, 2004). Al tratarse de un producto innovador, prácticamente nuevo en el mercado y no producido en España, es necesario buscar una planta industrial nueva, ya que la maquinaria diferirá de la de otras industrias con productos similares (por ejemplo, el yogur). Existen diferentes tipos de distribución en planta: - Según los tipos de industrias, podemos diferenciar entre: -Distribución en línea, en cadena o distribución por producto. - Distribución por proceso o distribución funcional. - Según la organización de la producción, podemos encontrar: - Distribución de posición o localización fija. - Distribución por células de fabricación. Esto significa que la distribución en planta de las industrias alimentarias (y de cualquier industria) se puede orientar a las propias estrategias de operación en la industria, para así obtener las siguientes ventajas (Casp, 2004): - Disminución de las distancias a recorrer por los materiales, herramientas y trabajadores. - Circulación adecuada para el personal, equipos móviles, materiales y productos en elaboración, etc. - Utilización efectiva del espacio disponible según la necesidad. - Seguridad del personal y disminución de accidentes. - Localización de sitios para inspección, que permitan mejorar la calidad del producto. 56 - Disminución del tiempo de fabricación. Para este tipo de industria, el método más lógico de distribución es en línea, cadena o por producto, típico de las industrias químicas y de alimentación. La distribución basada en el producto sigue una secuencia, en una línea o en serie que va recorriendo el producto en una dirección. Los accesorios (máquinas, servicios auxiliares, etc.) se ubican continuamente de tal modo que los procesos sean consecuencia del inmediatamente anterior. Esta distribución en línea dispone dicha maquinaria y servicios unos a continuación de otros de forma que los materiales fluyen directamente desde una estación de trabajo a la siguiente, de acuerdo con la secuencia de proceso del producto. Por ello, dicha distribución se puede, a su vez, dividir en dos: la producción en línea y la producción de tipo continuo (acero o química). No es posible realizar un estudio completo a este nivel ya que el estudio del Layout ideal es completado con los requerimientos del sistema de manutención, reglamentos, criterios macroergonómicos, etcétera (Casp, 2004). Por este motivo y debido al tipo de maquinaria y equipos que se emplean, se ha decidido encargar el Lay-out de la zona de producción a una empresa de ingeniería especializada en el diseño y montaje de estos equipos, así como el posterior mantenimiento de las instalaciones que serán también factores que determinen la distribución en planta. Sin embargo, como el almacén es un punto de logística propio, y es la propia empresa la que debe gestionarlo día a día, se ha decidido realizar el Lay-out del mismo. Por ello, a continuación se desarrolla un ejemplo de Lay-out de un almacén de producto terminado. Este almacén de producto terminado se puede aplicar al almacén del producto final de esta planta industrial de producción de kéfir. A este ejemplo habría que añadir un sistema de aislamiento y refrigeración ya que dicha planta de almacén iría refrigerada, al ser un producto perecedero, de corta vida útil y pasteurizado, por lo que la sala habrá de llevar cortinas japonesas para la entrada y salida de producto del almacén, así como la maquinaria de refrigeración correspondiente. Todas las salas de refrigeración de la industria han de mantener la cadena de 57 frío de los materiales o productos, esto implica, además de consumo energético, el aislamiento total de las instalaciones (paredes, techo y suelo). 5.2. Ejemplo de diseño del Lay-out preliminar mediante el método SLP de una planta de producción industrial: El objetivo es diseñar un almacén de producto acabado adosado a la fábrica para una capacidad máxima de 840 palés. El producto se almacena en palé europeo (Figura 7) y el bulto tiene una altura total de 1700mm. El edificio que servirá de almacén ya está construido y es de forma rectangular de 18x38 metros útiles. La entrada desde la fábrica está en el centro de uno de los lados y los muelles de carga y descarga de camiones en el lado opuesto. En la siguiente página se facilita el Plano 2, que representa el esquema general a partir de estos datos. El almacén tiene una altura útil de 10m y se dispone de estanterías cuyos largueros tienen una longitud de 4m (3,9m útiles) y 10 cm de altura. El material se moverá con carretillas retráctiles convencionales. En la siguiente tabla podemos observar los datos relevantes del problema de diseño y sus implicaciones (Tabla 6). 64 6. ANÁLISIS DE MERCADO DE LA LECHE Y LOS DERIVADOS LÁCTEOS “La información de mercado es necesaria para definir el nivel de producción, tipo de productos, tecnología requerida, etc. En la práctica, todo desarrollo industrial comienza con una serie de preguntas: ¿Cuántas toneladas de producto se pueden vender? ¿A qué precio? ¿A quién? ¿Cuál es la oferta actual? Estas preguntas pueden responderse mediante un estudio de mercado que establecerá el tamaño del mercado mediante la estimación de las cantidades demandadas de un producto a determinados precios”. - (Samuelson, 1983). La estimación de la capacidad y del tamaño de la planta industrial alimentaria conlleva la realización de múltiples estudios. Para hacer un cálculo adecuado de las dimensiones de la misma, y de la producción que debe abarcar, siempre es favorable realizar un estudio de mercado, o bien un estudio mediante listas de capacidad o árboles de decisión. En este caso, se lleva a cabo un estudio de mercado acerca del consumo de productos lácteos en España, el cual es alto en general. El sector lácteo es muy importante a nivel económico y, dentro de él, el producto principalmente consumido, después de la leche, es el yogur, seguido del queso. “El sector lácteo se define como el sector industrial elaborador de productos alimenticios procedentes de la leche. Dicho sector incluye varios tipos de industrias y de productos finales, dentro de los cuales se encuentran, principalmente, la fabricación de leche envasada para su consumo, los quesos, el yogur, la mantequilla, los helados y los diferentes postres lácteos”. - (Guía MTD en España – Sector Lácteo). A continuación se realiza un estudio de mercado con más profundidad, analizando el consumo de leche y derivados lácteos de los últimos años (2014 y 2015). Para ello, se recogen datos y estadísticas de los informes anuales del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medioambiente (MAGRAMA). 6.1. Análisis del consumo de leche y derivados lácteos: El consumo de lácteos y derivados en España tiene una estructura muy diferente a la del resto de los países de la Unión Europea. Esto se debe a la existencia de un consumo muy superior de leche líquida, que se concentra en la de larga 65 duración, junto con un consumo más alto de yogures y derivados refrigerados y, también, un consumo muy inferior de quesos y mantequilla. El ritmo de innovación en la gama de los derivados refrigerados ha sido siempre muy elevado. En la actualidad, mantiene un ritmo de innovación muy alto. Además se está generalizando a todas las gamas. Por lo general, el sector lácteo es en el que más se innova hoy en día. En todas las gamas, abundan los alimentos funcionales o especiales como principal instrumento de incremento del consumo. La innovación y el desarrollo de alimentos funcionales son una herramienta crítica en el desarrollo de unos mercados que en su mayoría se muestran muy maduros. Cabe destacar el aumento del consumo de las leches funcionales y enriquecidas. Estas transformaciones en la composición del consumo son muy importantes, ya que están permitiendo incrementar el margen de las industrias en una gama que andaba ya muy madura y estabilizada. Con respecto al informe del consumo de alimentación del MAGRAMA de los años 2014 y 2015, se ha obtenido la siguiente información acerca de los productos o derivados lácteos: LA ALIMENTACIÓN MES A MES – TAM DICIEMBRE 2015 HOGARES: PRODUCTO Cantidad (millones de kg/litro) Evolució n (% 2015 vs 2014) Valor (millones de €) Evolució n (% 2015 vs 2014) Kg/l per cápita 2015 2014 2015 2014 2015 TOTAL ALIMENTACIÓ N 29.686, 5 29.295, 9 -1,3 66.443, 5 67.043, 6 0,9 656,7 TOTAL CARNE 2.287,2 2.236,9 -2,2 14.573, 0 14.632, 4 0,4 50,14 TOTAL PESCA 1.183,6 1.155,2 -2,4 8.943,3 8.968,6 0,3 25,90 LECHE Y DERIVADOS LÁCTEOS 5.048,4 5.049,9 0,0 8.339,6 8.341,7 0,0 113,2 0 Tabla 7. Datos sobre el consumo de alimentos (millones de kg/litro) y gasto (millones de €) de las categorías de alimentos de Carne, Pesca y Leche y Derivados Lácteos, y Total Alimentación, en el estado español durante los años 2014 y 2015 (MAGRAMA, 2016). 66 En la tabla anterior (Tabla 7) se muestran los datos obtenidos de tres de los alimentos fundamentales o principalmente consumidos en España, junto con el total consumido en alimentación en los años 2014 y 2015. A partir de estos datos, se puede observar cómo la leche y los derivados lácteos alcanzan gran ventaja en cantidad de consumo (millones de kg o litros), lo que supone una cuantía de más de 8 millones de euros anuales, comparándolo con otros productos alimenticios principales como son la carne y el pescado. Siendo un porcentaje de alrededor del 17% del total de alimentación, se puede observar que es la gama de productos alimenticios más consumida en el territorio español. También se observa que, únicamente en el caso de la leche y los derivados lácteos, no hay descenso en el consumo en cuanto a cantidad, es el único producto que no desciende del año 2014 al 2015. También se puede ver cómo la cantidad de dinero gastado en esta categoría de productos se mantiene estable. Estos datos muestran la estabilidad y seguridad que existe en la empresa e industria de productos lácteos. En cuanto al consumo per cápita de alimentación en el hogar, analizando los principales productos consumidos se observa la siguiente gráfica: 67 TOTAL ALIMENTACIÓN (HOGAR) Consumo per cápita 656,73 Kg/Lt per cápita Volumen en la cesta de la compra 29.295,9 Cantidad (Millones de Kgs/Lt) Gráfica 1. Comparación mediante diagrama de barras del consumo per cápita (kg/litro) del Total Carne, Total Pesca, Total Frutas Frescas, Total Hortalizas y Patatas Frescas, Pan, Total Aceite, Total Huevos, Leche y Derivados Lácteos, Total Vinos y Bebidas Derivadas del Vino, Agua de Bebida Envasada, Bebidas Alcohólicas Alta Graduación, Gaseosas y Bebidas Refrescantes, y Resto Alimentación (incluye todos aquellos productos no desglosados; MAGRAMA, 2016). En la Gráfica 1 se puede observar cómo el consumo de leche y derivados lácteos alcanza el valor más alto en comparación con el resto de alimentos. Es por eso que esta categoría alimenticia es la número uno en cuanto a emprendimiento, innovación y desarrollo en la industria alimentaria, y por la que el éxito en el mercado tiene grandes posibilidades. 50,1 25,9 99,2 81,6 35,1 12,5 8,4 113,2 10,3 56,5 0,8 44,7 118,3 0 20 40 60 80 100 120 140 kg/litro per cápita 68 Gráfica 2. Porcentaje de evolución del volumen en la cesta de la compra del Total Carne (-2,2%), Total Pesca (-2,4%), Total Frutas Frescas (-3,7%), Total Hortalizas y Patatas Frescas (-4,7%), Pan (-2,5%), Total Aceite (-6%), Total Huevos (-0,8%), Leche y Derivados Lácteos (0%), Total Vinos y Bebidas Derivadas del Vino (-0,3%), Agua de Bebida Envasada (6,9%), Bebidas Alcohólicas Alta Graduación (2,5%), Gaseosas y Bebidas Refrescantes (-2,6%), Resto Alimentación (0,1%; incluye todos aquellos productos no desglosados; MAGRAMA, 2016). En la Gráfica 2 se observa que, mientras la mayoría de categorías disminuyen en el volumen de consumo de un año para otro (comparando el año 2014 con el 2015) y otras pocas categorías aumentan en volumen su consumo, la cantidad de la categoría de leche y derivados lácteos se mantiene constante. Este resultado asegura la existencia de un consumidor fijo de esta categoría, lo que demuestra la ausencia de riesgo en la inversión en una industria alimentaria de lácteos. En general, se observa que, de un año para otro, este tipo de industrias no tienen riesgo de acumulación de stock ni, por el contrario, de falta de suministro. Desglosando un poco más la categoría de Leche y Derivados Lácteos, se observa la siguiente tabla: -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 % Evolución Volumen 69 LA ALIMENTACIÓN MES A MES – TAM DICIEMBRE 2014 vs 2015 – HOGARES: PRODUCTO Cantidad (millones de kg/litro) Evolución (% 2015 vs 2014) Valor (millones de €) Evolución (% 2015 vs 2014) Kg/l per cápita 2015 2014 2015 2014 2015 TOTAL LECHE LÍQUIDA 3.286,8 3.270,9 -0,5 2.365,7 2.321,9 -1,9 73,3 TOTAL OTRAS LECHES 29,5 30,2 2,1 213,3 221,9 4,0 0,7 TOTAL DERIVADOS LÁCTEOS 1.732,1 1.748,8 1,0 5.760,6 5.797,9 0,6 39,2 SUMA TOTAL 5.048,4 5.049,9 0,0 8.339,6 8.341,7 0,0 113,20 Tabla 8. Datos sobre el consumo de alimentos (millones de kg/litro) y gasto (millones de €) de la categoría Leche y Derivados Lácteos, en el estado español durante los años 2014 y 2015 (MAGRAMA, 2016). En la Tabla 8 se observa que, en el caso de los derivados lácteos, hay evolución positiva de un año a otro, tanto en cantidad como en valor, lo que se traduce en un mayor rendimiento y mayor obtención de beneficios, tanto en la industria de derivados lácteos como en la de otras leches. Por último, haciendo más hincapié en esta categoría de derivados lácteos, en la cual se podría incluir la leche fermentada a base de kéfir, la siguiente tabla muestra el consumo en miles de kg/litro y en miles de euros: 70 PRODUCT O Miles de kg/litro %Evolu ción Miles de € %Evolu ción Consu mo per cápita 2015 2014 2015 2014 2015 TOTAL DERIVADO S LÁCTEOS 1.732.10 0,18 1.748.82 5,08 1,0% 5.760.57 7,58 5.797.91 4,61 0,6% 39,20 YOGUR 442.838, 19 434.366, 78 -1,9% 799.063, 37 780.377, 36 -2,3% 9,74 BÍFIDUS + LECHES FERMENTA DAS 245.135, 06 246.075, 19 0,4% 768.804, 51 781.760, 93 1,7% 5,52 QUESO 347.764, 43 346.965, 01 -0,2% 2.592.94 0,83 2.595.15 6,62 0,1% 7,78 RESTO DERIVADO S LÁCTEOS 696.362, 51 721.418, 11 3,6% 1.599.76 8,87 1.640.61 9,70 2,6% 16,17 Tabla 9. Datos sobre el consumo de alimentos (millones de kg/litro) y gasto (millones de €) de la subcategoría Derivados Lácteos, en el estado español durante los años 2014 y 2015 (MAGRAMA, 2016). En la Tabla 9 se observa que la mayor evolución con respecto a beneficio económico lo dan los bífidus y las leches fermentadas, apartando poco a poco el consumo de yogur del mercado. Este hecho puede ser debido al creciente consumo de alimentos beneficiosos para la salud que se viene observando ya en los últimos años, como se hablaba en la introducción de este trabajo. Esta evolución del consumo de leches fermentadas y bífidus, categorizados como alimentos beneficiosos para la salud, muestra en parte el éxito que el producto de bebida de kéfir tendría una vez implantado en el mercado. 6.2. Análisis del consumo y comercialización de derivados lácteos: Tras las observaciones anteriores, se procede al análisis del consumo de derivados lácteos en España en los últimos años 2014 y 2015, a partir del informe de consumo y alimentación del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medioambiente. En este estudio de mercado y consumo se revisan los datos más importantes obtenidos en los años 2014 y 2015, mediante gráficos y tablas, haciendo un razonamiento de cada uno de ellos. Se habla, en primer lugar, de datos generales acerca de la categoría de derivados lácteos y, posteriormente, se hace un análisis en profundidad del consumo de las leches fermentadas. 71 6.2.1. Resultados globales de la categoría: A lo largo del año 2014, el consumo doméstico de derivados lácteos se fue reduciendo, hasta llegar a un 1,9% menos con respecto al cierre del año 2013 (Tabla 10). De la misma forma, el gasto que realizaron los hogares en estos productos lácteos evolucionó de forma desfavorable (-1%) debido al leve incremento de su precio medio (+0,9%) en 2014. Los derivados lácteos cerraron el año con un precio medio de 3,33€/litro-kilo en consecuencia de este aumento de precio. Tabla 10. Resumen general. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). En el año 2014, los hogares españoles destinaron un 8,67% de su gasto destinado a alimentación y bebidas a la compra de derivados lácteos, lo que se traduce en un gasto per cápita de 128,51€/persona y año, un 0,1% más que en el año 2013. El consumo por persona de derivados lácteos se situó en 38,64 kgl/persona y año, siendo un poco menos que el año anterior (-0,8%) pero manteniéndose relativamente estable. Por lo general, los derivados lácteos se consumen más en hogares con presencia de niños, pequeños, medianos y mayores, de clase acomodada cuyo responsable de compra tiene entre 35 y 49 años. Corresponde además a hogares numerosos (más de 3 o 4 miembros). Las Comunidades Autónomas que más derivados lácteos consumen son: Canarias, Región de Murcia y Principado de Asturias, así como Andalucía. Por el contrario, Aragón, Comunidad de Madrid y Castilla y León destacan por ser las menos consumidoras de esta categoría (MAGRAMA, 2014). En la siguiente gráfica se observa la evolución, mes a mes, del consumo total de derivados lácteos, tanto en cantidad o volumen (miles de litros/kilogramos) como 72 en recaudación (miles de euros) en el año 2014. En ella se aprecian altibajos frecuentes en el consumo de este tipo de productos que, por lo general, son más consumidos en unos meses del año que en otros (Gráfica 3). Gráfica 3. Evolución mensual del total gasto y total compras (diciembre 2013 – diciembre 2014). Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2014). Sin embargo, en el año 2015 (Tabla 11), el consumo doméstico de derivados lácteos se incrementó un 1,0% en comparación con el año 2014. En valor (miles de euros), la categoría presenta estabilidad, incluso varía un poco positivamente (+0,6%). El precio medio de derivados lácteos se situó en 3,32€/kg-L, frente al 3,33€/kg-L del año anterior (MAGRAMA, 2015). Tabla 11. Resumen general. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). En este año, los hogares destinan el 8,65% del presupuesto medio destinado a la alimentación y bebidas a la compra de derivados lácteos, prácticamente similar al año anterior 2014. Este resultado implica un gasto por persona y año de 129,97€, cantidad que es un 1,1% superior a la invertida durante el año 2014. 73 Gráfica 4. Evolución mensual del total gasto y total compras (enero – diciembre 2015). Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). En el año 2015, también se ha observado variación mensual en el consumo total de derivados lácteos. En la Gráfica 4 se aprecian altibajos en el valor en miles de euros de la categoría en estudio, aunque esta variación no se aprecia tan pronunciadamente en la cantidad o volumen de consumo. Gráfica 5. Evolución anual del total compras (millones de litros-kilogramo) desde el año 2008 hasta el año 2015. Informe consumo alimentación (MAGRAMA, 2015). En la Gráfica 5, se muestra el total de compras de diferentes derivados lácteos (Batidos, Queso, Postres lácteos, Mantequilla, Leches fermentadas, Nata, Helados y tartas), junto al Total de Derivados lácteos, desde el año 2008 hasta el 2015. En dicha gráfica se observa la constancia de consumo de varios tipos de derivados lácteos, en los que se podrían considerar la presencia de 80 responsable de compras tiene una edad comprendida entre los 35 y los 49 años, siendo además hogares numerosos con más de 3 personas por hogar. Para este estudio de mercado, destaca mucho la importancia de los tipos de leches fermentadas sobre el total de leche fermentada, para ver en qué posición podría hallarse este producto innovador de leche kefirada. Como se ha observado, el yogur fue el tipo de leche fermentada más consumido el pasado año, pero los otros tipos de leches fermentadas están en pleno auge, como se puede observar en el porcentaje de variación en comparación con el año anterior. También cabe destacar, el rechazo creciente de los consumidores hacia los yogures con bífidus, los cuales se promocionan como “nutracéuticos”, beneficiosos y saludables para la salud, pero se está demostrando que las diferencias con respecto a los yogures comunes son escasas. Sin embargo, el kéfir es una leche fermentada con características probióticas claras, por lo que una vez establecido en el mercado, y haciendo una importante inversión en su publicidad para darlo a conocer, puede llegar a sustituir todos estos postres lácteos, haciéndose un hueco en el mercado, ganando consumidores, y desplazando al resto de productos. En la gráfica anterior se analiza un grupo denominado como “otras leches fermentadas”, el cual aumenta notablemente tanto en volumen como en valor, alrededor del 2%, de un año para otro. Es en este grupo donde podría ser situado el producto de leche fermentada a base de kéfir. Todos estos estudios, sirven para conocer la repercusión que tendría un producto nuevo de leche fermentada en el mercado. 6.2.5. Distribución por canales según tipos de derivados lácteos: El estudio de los diferentes canales de distribución es importante a la hora de emprender en una nueva industria. Las siguientes gráficas muestran cuáles son los principales lugares donde os consumidores compran más productos lácteos y en cuáles el consumo es escaso. Todas estas gráficas provienen de los resultados obtenidos en el Informe de consumo y alimentación del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medioambiente, en el pasado año 2015. 81 Gráfica 10. Porcentaje distribución por canales de la cantidad total de los derivados lácteos (MAGRAMA, 2015). La Gráfica 10 muestra que el 94,8% de los kg-L de derivados lácteos se adquieren en el canal dinámico, que experimenta una evolución favorable con un incremento del 1,2% con respecto al año anterior, debido a canales como hipermercado, supermercados y autoservicios. Por el contrario, la tienda tradicional experimenta una fuerte caída (-10,8%) durante 2015. La tienda tradicional incluye pescaderías, carnicerías/charcuterías, lecherías, herboristerías, tiendas de congelados, mercados y plazas, panaderías, bares/bodegas, farmacias, verdulerías/fruterías, tiendas de alimentación/ comestibles y ultramarinos. Gráfica 11. Precio medio (€/L) por canales de distribución del total de los derivados lácteos (MAGRAMA, 2015) La Gráfica 11 muestra que el precio medio del total de derivados lácteos en España a cierre del año 2015 fue de 3,32€/L. El precio más asequible se encuentra en las tiendas descuento y supermercados y autoservicios (2,80€/L y 3,20€/L, respectivamente). El precio medio menos competitivo se encuentra en 82 la tienda tradicional (8,14€/L), intensificándose en este periodo un 2,5%, y teniendo por gran diferencia el precio más elevado. Gráfica 12. Porcentaje distribución por canales de la cantidad total de leches fermentadas (MAGRAMA, 2015). Especificando más en los tipos de leches fermentadas, en la Gráfica 12 se muestra que el 97% de las compras de leches fermentadas para consumo doméstico, se realizan en los canales hipermercado, tienda descuento y supermercado y autoservicio. Sin embargo, su variación respecto al mismo periodo del año anterior es negativa con un descenso del 1,1%. Gráfica 13. Precio medio (€/L) por canales de distribución del total de leches fermentadas (MAGRAMA, 2015). En esta última gráfica (Gráfica 13), se observa que el precio medio de las leches fermentadas se sitúa en 2,30€/L. Los canales como la tienda descuento y los supermercados y autoservicios tienen un precio medio por debajo de la media, mientras que los demás canales lo mantienen por encima. El precio más elevado se vuelve a encontrar en las tiendas tradicionales. El precio medio de las leches fermentadas sube con respecto al año anterior un 0,7%. 83 7. CAPACIDAD Y TAMAÑO DE LA PLANTA INDUSTRIAL A partir de este estudio de mercado, ya es posible hacer una estimación tanto de la capacidad como del tamaño de la planta industrial productora esta leche fermentada a base de kéfir. La capacidad de un proyecto o empresa es la tasa de producción ideal para la cual se diseña el sistema, en otras palabras, es la cantidad de producto que puede ser obtenido en un cierto periodo de tiempo. Para determinar la capacidad de la planta, hay que tener en cuenta múltiples factores como son: el mercado, el factor humano, la tecnología disponible, la estrategia de la empresa, el proceso de fabricación, el entorno económico y la distribución en planta (todas las anteriores conllevan a esta; Casp, 2004). Por otro lado, también se busca definir el tamaño de esta planta alimentaria productora de kéfir. Para el estudio de la capacidad de la planta es necesario determinar las necesidades de capacidad. Para ello es importante estimar la demanda. Algunas de las técnicas cuantitativas para prever la demanda son: - Métodos causales: asumen que la demanda está correlacionada con ciertos factores ambientales (métodos de correlación, modelos de regresión, modelos econométricos). - Métodos de simulación: se imita el comportamiento de los consumidores que dan lugar a un crecimiento de la demanda para obtener una previsión. Una vez estimada la demanda, se desarrolla el plan de producción a largo plazo utilizando las técnicas de medio plazo pero con mayor nivel de agregación, como la planificación de la capacidad usando factores agregados o las listas de capacidad (López, 1990). Los datos obtenidos en el estudio de mercado remarcan que el consumo en España de derivados lácteos y, dentro de ellos, de los yogures y las leches fermentadas, es muy alto comparado con el resto de alimentos, por lo que será propicio poder abarcar cuanto más consumidores sea posible. Por otro lado, esta industria la forma una empresa emprendedora e innovadora, por lo que es más favorable no abarcar tanto desde un principio, debido al alto nivel de incertidumbre que existe en este tipo de industrias, aunque sí se busca poder 84 ampliar una vez comenzado el proceso de producción y con los resultados de los primeros años en mano. Es por ello, que la estimación de la capacidad y del tamaño de esta planta industrial es la siguiente: - Capacidad inicial de 3.400.000 kilogramos/litros anuales. Puesto que en el año 2014 el volumen en miles de kilogramos/litros del total de leche fermentada y yogures consumidos fue de 687.973,23 kgs/lts y en el pasado año 2015 de 680.441,93 kgs/lts. Se pretende abarcar un 0,5% de esta cantidad para fomentar el consumo de este nuevo producto alimenticio. Como perspectiva de futuro, sería favorable utilizar un método de simulación para estimar más objetivamente la demanda de producto y así la capacidad de la planta. - Se busca diseñar la instalación para poder ampliar la misma cuando crezca la demanda de productos, por lo que el tamaño de la planta industrial se estima mediante las siguientes consideraciones: - La sala de almacén de producto acabado tiene unos 18x38 metros hábiles, lo que son 684 m 2 . - La principal sala de producción se estima que tendrá unos 40x80 metros hábiles, un tamaño de 1200 m 2 . - Se añaden el resto de las salas y recintos auxiliares (recepción de materia prima, almacén producto final, edificios de oficinas, laboratorios, aseos y vestuarios, etc.). - Se tiene en cuenta que el recinto debe tener terreno suficiente para futuras construcciones y ampliaciones. Entonces, se estima que el complejo industrial completo tendrá un área total de terreno de 15000 a 20000 m 2 . 85 8. UBICACIÓN DE LA PLANTA Uno de los objetivos más importantes en un proyecto industrial es la localización de la planta. La localización de la planta consiste en la búsqueda de un solar, en un polígono industrial o cualquier terreno apto para ello, y conlleva numerosos estudios y toma de decisiones. La localización de la planta está vinculada con la distribución en planta previamente desarrollada, así como con la capacidad y el tamaño de la misma. Para el estudio de la ubicación de la planta industrial, cabe tener en cuenta factores como: el mercado, la tecnología, el proceso de fabricación, el entorno económico, el factor humano, la estrategia de la empresa, la distribución en planta, influyendo todos los anteriores en esta última. También hay que tener en cuenta criterios como minimizar la distancia al mercado y a los suministros, el precio del terreno, infraestructuras ya construidas, etcétera (Casp, 2004; Madrid et al., 2001). En este caso, para la ubicación de la industria, el estudio de mercado no es de gran preocupación ya que el consumo de derivados lácteos es alto y se distribuye de manera relativamente semejante en toda la península e islas españolas. Pero sí cabe destacar otros factores, como por ejemplo, la competencia. En la Tabla 16, se muestran las principales empresas españolas productoras de leche y derivados lácteos, su facturación al año y la provincia en la que se ubican. Posición en el sector Nombre de la empresa Facturación ( €) Provincia 1 DANONE SA 858.021.000 Barcelona 2 COORPORACIÓN ALIMENTARIA PEÑASANTA SA 700.055.000 Asturias 3 LACTALIS COMPRAS Y SUMINISTROS SL 401.864.558 Lugo 4 LECHE CELTA SL 328.755.615 Coruña 5 PULEVA FOOD SL 320.923.644 Granada Tabla 16. Ranking sectorial de empresas. Sector CNAE: (1054) Preparación de leche y otros productos lácteos (El Economista, 2016). Estas empresas distribuyen sus productos a nivel nacional, su ubicación se ha tenido en cuenta para la elección de la localización de esta planta industrial 86 productora de leche kefirada, ya que se ubican en zonas estratégicas, bien sea por su cercanía a los suministros de materia prima (granjas lecheras en el norte de la península) o por su fácil distribución y buena comunicación. Por consiguiente, se han considerado las siguientes alternativas (Figura 8): Barcelona (Cataluña), Oviedo (Asturias), La Coruña (Galicia), Sevilla (Andalucía). Figura 8. Área nacional tenida en cuenta para el estudio de la localización de la instalación. Se señalan las principales zonas geográficas tenidas en cuenta (Google Maps, 2016). Para la toma de decisiones, hay factores que se consideran determinantes (si no se cumple dicho factor, no se puede instalar la planta en ese lugar), primordiales (son factores importantes pero no esenciales) y marginales (son inconvenientes pero no decisivos). Por ejemplo, se puede considerar un factor marginal la existencia de mano de obra, por otro lado, considerar un factor primordial el transporte y, factores determinantes podrían ser la existencia de materias primas o energía. Es importante realizar un estudio correcto de la ubicación, ya que parte de los ingresos que recibirá la empresa dependen de ella. Los criterios o factores que se han tenido en cuenta para el estudio de la ubicación de esta planta productora de kéfir han sido: 87 a) Factor humano: · Existencia de personal cualificado en la zona. · Facultades de ciencias cercanas (biotecnología, biología, biomedicina…). · Nivel de cualificación media (ej. segundos ciclos en técnicos de laboratorio). b) Ayudas de la administración (Comunidades Autónomas). c) Materias primas. d) Accesos y comunicación. e) Precio del terreno. f) Viviendas cercanas. g) Infraestructura. h) Sector financiero. i) Distribución. En la Tabla 17, se enumeran las alternativas elegidas, ya antes mencionadas. Y en la Tabla 18, el estudio seguido para la elección de la ubicación de la planta. Opciones Provincias Alternativa A Sevilla Alternativa B Barcelona Alternativa C La Coruña Alternativa D Oviedo Tabla 17. Ciudades en estudio para la ubicación de la instalación industrial. De entre las diferentes técnicas matemáticas que se pueden utilizar para valorar cada alternativa, en este estudio se ha tenido en cuenta el método de decisión multi-criterios. Una vez decididos los criterios, el proyectista le proporciona a cada uno un valor (peso relativo) en las diferentes alternativas. De la matriz obtenida, se puede sacar el valor técnico ponderado de cada alternativa y ver 88 cuál es la más favorable. Este criterio está sujeto en gran parte a la subjetividad del proyectista, pero su uso presenta también grandes ventajas. Factores Peso relativo Alternativa A Alternativa B Alternativa C Alternativa D Factor humano 1 10 10 8 6 Ayudas Administración 0,5 8 9 6 6 Materias primas 1 8 9 9 9 Accesos y comunicación 0,7 10 9 8 8 Precio del terreno 0,8 10 6 9 8 Viviendas cercanas 0,4 10 9 9 9 Infraestructura 0,3 8 8 7 7 Sector financiero 0,3 8 9 8 7 Distribución 0,9 10 7 7 6 Puntuación total -- 54,8 49,6 47,2 43,2 Tabla 18. Matriz obtenida por el método de decisión multi-criterios (alternativas frente a criterios). El peso relativo ha sido valorado de 0 a 1, los factores de menos importancia se han calificado con valores menores a 0,5 (factores marginales o primordiales) y los factores calificados con más de 0,5 han sido los que se consideran más importantes y decisivos (factores determinantes). Las alternativas se han ido valorando de 0 a 10 según se encuentre ese factor en la provincia correspondiente. Por ejemplo, los valores más altos en el criterio factor humano, se encuentran en las alternativas de Sevilla y Barcelona, por sus universidades de prestigio y su alto porcentaje de población bien formada y en búsqueda activa de empleo. Por otro lado, en cuanto a las ayudas de la administración, este factor no es muy relevante porque la mayoría de las ayudas son del Estado, pero, sí cabe destacar 89 que la Comunidad Autónoma de Andalucía tiene muchas ayudas a emprendedores y PYMES, y también en Cataluña. Las materias primas sí son un factor de gran importancia, al igual que el factor humano. Como ya se ha mencionado, las principales granjas lecheras en la península ibérica se encuentran en el norte, por lo que en este caso las alternativas B, C y D destacan. Asimismo, los precios del terreno en Barcelona pueden ser bastante más elevados que en el resto de provincias. En cuanto a viviendas cercanas, la provincia de Sevilla obtiene la mayor puntuación por la disposición de sus polígonos industriales, cercanos al centro de la capital o en poblaciones muy cercanas. También el resto de provincias han sido bien valoradas. La disponibilidad de infraestructura no es un factor determinante ya que no se considera que el diseño de la instalación desde cero vaya a aumentar mucho el inmovilizado inicial. El sector financiero está en pleno auge en la comunidad catalana, aunque sus problemas políticos pueden influir negativamente en la distribución en un futuro próximo. También cabe destacar que en el norte de la península la distribución y el transporte son más caros debido a la geografía del terreno (más montañoso), y lo mismo ocurre en cuanto a los accesos y la comunicación. Los resultados obtenidos a partir de esta matriz de valores son: P A = 10·1 + 8·0,5 + 8·1 + 10·0,7 + 10·0,8 + 10·0,4 + 8·0,3 + 8·0,3 + 10·0,9 = 54,8 P B = 10·1 + 9·0,5 + 9·1 + 9·0,7 + 6·0,8 + 9·0,4 + 8·0,3 + 9·0,3 + 7·0,9 = 49,6 P C = 8·1 + 6·0,5 + 9·1 + 8·0,7 + 9·0,8 + 9·0,4 + 7·0,3 + 8·0,3 + 7·0,9 = 47,2 P D = 6·1 + 6·0,5 + 9·1 + 8·0,7 + 8·0,8 + 9·0,4 + 7·0,3 + 7·0,3 + 6·0,9 = 43,2 Con estos resultados se concluye que la alternativa elegida es la Alternativa A, Sevilla. Cabe destacar que las cuatro alternativas tienen buenos valores, algo lógico ya que han sido las elegidas de entre la totalidad de provincias a nivel nacional. No se han tenido en cuenta terrenos extranjeros porque tal vez el coste del terreno 96 importancia de algunos estudios para el desarrollo de este producto innovador, como son: los canales de distribución, el marketing-mix, el precio que tendrá el producto… Por otro lado, en la web del Ministerio de Industria, Energía y Turismo, se facilitan los pasos a seguir para cualquier emprendedor en la creación de una nueva empresa. A partir de esta información, se elabora el siguiente esquema de la “Decisión de emprender” (Figura 9): Figura 9. Esquema de los aspectos a desarrollar tras la decisión de emprender (MINETUR, 2016). En primer lugar, tras tomar la decisión de emprender, se procede a la elaboración del proyecto empresarial. Este consiste en plasmar la idea de proyecto, teniendo en cuenta los siguientes aspectos: - El mercado: realizar un análisis de mercado con objetividad y realismo tratando de responder a las preguntas: el proyecto, ¿se encuadra dentro de un mercado en crecimiento? ¿Pertenece a un sector innovador? ¿Existe mucha competencia en el mercado al que se enfrentará? - La problemática administrativa: otro aspecto a tener en cuenta consiste en identificar aspectos administrativos como: contratos de trabajo, convenios, seguridad social; permisos, impuestos, licencias municipales; seguros… Proyecto empresarial Análisis DAFO Autodiagnóstico de actitudes emprendedoras Plan de empresa 97 - La financiación: se trata generalmente del primer obstáculo para comenzar un proyecto empresarial y, por lo tanto, constituye un punto vital: disponibilidad de recursos propios, acudir a otras fuentes de financiación (créditos o préstamos), o buscar el apoyo de las administraciones públicas (MINETUR, 2016). En segundo lugar, el análisis DAFO (ya realizado en este trabajo) es una herramienta que permite al empresario analizar la realidad de su empresa, marca o producto para poder tomar decisiones de futuro. El DAFO puede ser un buen comienzo al plantear un nuevo proyecto empresarial ya que ayuda a establecer las estrategias para que éste sea viable. Además se puede convertir en una herramienta de reflexión sobre la situación de una empresa ya creada. Una vez realizado el análisis, se define una estrategia que lleve a potenciar las fortalezas, superar las debilidades, controlar las amenazas y beneficiarse de las oportunidades. La Dirección General de Industria y de la PYME, pone a disposición de los usuarios una herramienta interactiva y gratuita para realizar un Análisis DAFO (MINETUR, 2016). También se resalta la realización de un autodiagnóstico de actitudes emprendedoras. Este es un instrumento interactivo que permite dar un diagnóstico a los emprendedores que cumplimenten un cuestionario y, a continuación, ofrecer al emprendedor una serie de recomendaciones que le ayudarán a estar preparado para iniciar su proyecto (MINETUR, 2016). Y, por último, se procede al desarrollo del plan de empresa. La Dirección General de Industria y de la PYME, pone a disposición de los usuarios una herramienta interactiva para realizar un Plan de Empresa, como documento de trabajo en el que se desarrolla la idea de negocio que se pretende poner en marcha. A nivel general, engloba los siguientes aspectos: - Descripción de la empresa, negocio o iniciativa empresarial, referencia de la experiencia y objetivo de los promotores: descripción técnica, localización geográfica, estructura económico-financiera, organigrama de los recursos humanos y estructura legal de la empresa. - Definición del producto o servicio a suministrar: descripción de las necesidades que cubre, diferencias con productos de la competencia, existencia de algún derecho sobre el producto o servicio a comercializar. 98 - Planificación de los aspectos comerciales y estudio de mercado: plan de marketing, establecimiento de las redes de distribución y plan de compras (MINETUR, 2016). Tras la decisión de emprender, la Figura 10 muestra los pasos a seguir para legalizar y llevar a cabo el plan de emprendimiento. Figura 10. Pasos a seguir para legalizar y llevar a cabo un plan de emprendimiento. Tras la decisión de emprender, se han de completar entonces los siguientes pasos: · Elección de la forma jurídica: definiendo la responsabilidad, el número de socios, el capital social, y determinando el tipo de empresa. · Proceso de constitución: trámites necesarios para la adopción de la personalidad jurídica. · Puesta en marcha: trámites necesarios para la puesta en marcha de la empresa. · Tramitación telemática: constitución de la empresa por internet. · Contratación laboral: estudio de las características y tipos de contratos de trabajo, ayudas... Decisión de emprender Elección de la forma jurídica Proceso de constitución Puesta en marcha Tramitación telemática Contratación Laboral Financiación 99 · Financiación: estudio de subvenciones, ayudas e incentivos (MINETUR, 2016). Por ello, cabe destacar que numerosos estudios empresariales han de ser realizados posteriormente para conseguir llevar a cabo este proyecto industrial de producto innovador. Concluyendo entonces que, a partir de este trabajo, pueden surgir muchos más relacionados con otras áreas de conocimiento, como por ejemplo: ciencias empresariales, ingeniería, biotecnología y otras ciencias experimentales. 100 BIBLIOGRAFÍA - ASSADI M. M., POURAHMAD R., MOAZAMI N. (2000) Use of isolated kefir starter cultures in kefir production. World J Microbiol Biotechnol 16:541-543. - BADEL S., BERNARDI T., MICHAUD P. (2011) New perspective for Lactobacilli exopolysaccharides. Biotechnol. Adv. 29, 54-66. - BADUL DERGAL S. (2014) Química de los Alimentos. (5ªEd), Ed. PearsonEducation. - BENSMIRA M., NSABIMANA C., JIANG B. (2010) Effects of fermentation conditions ans homogenization pressure on the rheological properties of Kefir. Food Sci. Technol. 43, 1180-1184. - BESHKOVA D., SIMOVA E. D., SIMOV Z. I., FRENGOVA, G. I., SPASOV Z. N. (2002) Pure cultures for making kefir. Food Microbiol 19:537-544. - BOTELHO P. S., MACIEL M. I., BUENO L. A., MARQUES M., MARQUES D. N., SACRAMENTO T. 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