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UNIVERSIDAD SAN MARTIN DE PORRESFACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
INVESTIGACION OPERATIVA I
TEMA: Envasado y Embalaje de Jugo de Naranja o Zumo de
Naranja
SECCION: 33 G
INTEGRANTES: Alvarez Gaspar Jhonny J.
Angulo Sandoval, José E.
Tapia Elera, Doménica A.
PROFESOR: Ing. Villanueva
2010 - I
1 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Introducción
Las necesidades de comercializar productos indispensables, como alimentos, han
crecido con el paso del tiempo al desarrollo industrial y esto como consecuencia
nos lleva a la implementación de nuevos métodos, técnicas y maquinas que
simplifiquen procesos como, en este caso en particular, la obtención del jugo de
naranja llevado a un proceso de envasado y embalaje, con la finalidad de cuidar la
calidad y optimizar su producción.
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Objetivos
Objetivo 1 - Para maximizar la calidad y el sabor del jugo se utiliza tecnología que
permite la aplicación de los tiempos de tratamiento térmico reducidos que dan
buenos resultados cuando los parámetros de calidad se evalúan para el producto
final.
Objetivo 2 – Para minimizar el consumo de energía recuperar hasta un 85% de la
energía durante el proceso, lo que contribuye enormemente a la reducción de
costes de transformación global. La energía necesaria para la evaporación
procesos que normalmente proviene de la planta de secado, con ahorros
adicionales.
Objetivo 3 - Explotación de los productos de naranja la cáscara seca de la naranja
producida en la parte final del proceso es un producto valioso para su uso en la
industria química.
Objetivo 4 - Control digital de la fábrica el uso de tecnologías de control
electrónico y la Internet permite al usuario controlar los procesos y las tasas de
flujo de productos en tiempo real y en los terminales remotos.
A través del gabinete de control de los operadores de la planta puede controlar,
desde cualquier terminal de computadora con una conexión a Internet, el estado
actual de la fábrica y las incidencias o desviaciones en el proceso de producción.
3 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
CAPITULO I
Marco Teórico
Envasado y Embalaje de Jugo de Naranja o Zumo de Naranja
Envasado y embalajeLos envases y embalajes cumplen, cada uno a su modo, las funciones básicas de
presentar e identificar al producto que contienen y de proteger y conservar su
calidad e integridad. En cualquier esquema de comercialización de bienes de
consumo los envases y embalajes ocupan, por tanto, un papel decisivo.
Un envasado eficaz es necesario para la comercialización de prácticamente todo
tipo de productos, bien sean naturales, cultivados o manufacturados. Pensemos
en los productos que nos rodean en la casa o en los alimentos que consumimos;
los electrodomésticos - el televisor, video, nevera, microondas...-, los productos de
aseo y limpieza, las medicinas, la leche, el aceite, las conservas, las frutas.... etc,
etc. Prácticamente todos ellos nos han llegado con algún modo de envase o
embalaje.
Los envases y embalajes han pasado a formar parte de nuestro modo de vida
cotidiano, hasta el punto que se hace difícil imaginar la comercialización de un
producto "desnudo". En muchos casos porque no es posible su manipulación sin
un envase que los contenga y proteja -leche, vino, aspirinas, crema de afeitar, en
otros porque no ofrecen garantía al no tener ninguna protección ni identificación.
La generalización del uso de los envases y embalajes junto con el desarrollo de
las modernas técnicas de protección y comercialización han hecho posible la
universalización del consumo de todo tipo de productos, sin limitaciones de
distancias, estacionalidad, etc, con precios asequibles en cualquier mercado
4 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Los envases y embalajes no son pues algo superfluo que encarece y complica,
como a veces puede pensarse sin un análisis riguroso, sino todo lo contrario, la
base para una correcta protección y comercialización de todo tipo de artículos a
precios razonables. Así, en el sector de bienes de equipo, los envases y
embalajes adecuadamente diseñados y preparados eliminan los problemas de
daños físicos (choque, vibración, caída,...) durante el transporte y distribución
comercial, abaratando sensiblemente el costo final del producto que llega al
consumidor.
Pero si importante es el envase para la comercialización de cualquier producto, lo
es mucho más para los alimentos. De hecho, casi el 60% de los materiales de
envase y embalaje que se producen se destinan al envasado de alimentos. Desde
el momento en que las substancias susceptibles de ser empleadas como
alimentos abandonan su medio natural hasta que son consumidas, se ven
sometidas a todo tipo de incidencias, físicas, químicas y microbiológicas, que
actúan adversamente, pudiendo ocasionar su deterioro y pérdida para el consumo,
lo que obliga a suministrarles una adecuada protección mediante distintas formas
de actuación. En general, cualquiera que sea la forma de protección a aplicar, el
envase es siempre un elemento imprescindible; incluso para muchos alimentos el
envase define la tecnología de conservación.
Del papel fundamental del envase en la conservación y distribución de los
alimentos da idea la diferencia en la magnitud de las pérdidas de alimentos por
deterioro entre los países en vías de desarrollo y los países occidentales
desarrollados; de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, el deterioro en
los países en desarrollo alcanza el 30-50%, mientras que en los desarrollados esta
cifra se reduce al 2-3%, merced al envasado y a los sistemas de distribución.
Los envases utilizados para los alimentos han ido cambiando a lo largo de los
años como respuesta a factores sociales, tales como el crecimiento de la
población, la urbanización, la necesidad de evitar pérdidas y desperdicios de
alimentos, la incorporación de la mujer al trabajo, el comercio internacional, la
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creciente preocupación por la higiene y por el consumo de alimentos naturales, el
deterioro del medio ambiente, etc. A instancias de éstos y otros impulsos los
primitivos envases "naturales" como calabazas, pellejos, recipientes de alfarería,
etc., fueron cediendo paso a los nuevos materiales industriales - papel, vidrio,
hojalata, plásticos, en una progresiva evolución tecnológica, hasta llegar a la
situación actual, caracterizada por una amplia y variada oferta de materiales y
diseños. En ésta, como en otras áreas tecnológicas la innovación es continua,
para dar respuesta a las crecientes exigencias sociales.
Se dispone en la actualidad de una gama de envases de muy diversos materiales
y características adecuadas para cubrir la diversidad de demandas específicas
que plantea la gran cantidad y variedad de bienes de consumo que se
comercializan en las sociedades urbanas mas desarrolladas. Por ello, no puede
pensarse en un envase ideal, con validez universal para todos los productos y
tanto menos para el envasado de alimentos. Para cada uso es necesario
seleccionar el envase más adecuado en función de muy diversos parámetros.
Aspectos tales como las características del producto (naturaleza, composición,
sensibilidad a los factores atmosféricos, temperatura, etc), forma de transporte y
distribución comercial, mercado consumidor, vida útil esperada, costos, posibilidad
de reutilización o reciclado de los materiales, compatibilidad medio ambiental, etc.,
son algunos de los muchos que deben tomarse en consideración en la elección
del envase y de la tecnología de envasado.
Es necesario, por tanto, conocer en profundidad las características y posibilidades
de los diversos tipos de envase y técnicas de envasado que configuran la
tecnología actual y, tanto más, el buen entendimiento a nivel técnico de todos los
sectores implicados en los procesos de fabricación y comercialización de bienes
de consumo -fabricantes de los materiales para envases, suministradores de
envases y equipos de envasado, y envasadores- con las demandas y necesidades
de los consumidores, con el fin de seleccionar en cada caso la mejor tecnología
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para lograr el objetivo final, disponer de los productos necesarios para el
desarrollo y bienestar social, con la mejor calidad y el menor precio.
En las presentes notas se da un muy breve resumen de los aspectos básicos y
características generales de los materiales de envase y embalaje con particular
atención a la comercialización de frutas y hortalizas, remitiendo al lector interesado
en ampliar esta información a la bibliografía específica.
FUNCIONES DE LOS ENVASES EN LOS ALIMENTOS INDUSTRIALIZADOS. Se define como envase a todo producto fabricado con cualquier material de
cualquier naturaleza que se utilice para contener, proteger, manipular, distribuir y
presentar mercancías, desde materias primas hasta artículos acabados, y desde
el fabricante hasta el usuario o consumidor. Los objeto desechables utilizados con
estos mismos fines se considerarán también envases.
De acuerdo con esta definición en los alimentos industrializados los envases
cumplen las siguientes funciones básicas:
Contener el alimento
Proteger al alimento de las acciones físicas, químicas y microbiológicas
Conservar la calidad y salubridad del alimento
Evitar fraudes
Acondicionar el producto para la manipulación comercial
Presentar e identificar el producto
Informar al consumidor de las características del alimento, forma de
consumo, vida útil, etc.
Para cumplir adecuadamente las funciones asignadas los envases deben reunir
las siguientes condiciones:
Protección del alimento frente a agentes externos
Compatibilidad envase-alimento
Funcionalidad (adecuación a las necesidades del consumidor.
Adaptación a la línea de envasado
Disponibilidad en el mercado
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Adecuación a la normalización técnica y a la legislación
Posibilidad de comunicar una información al consumidor
Compatibilidad medio ambiental
Precio adecuado
Así pues, los envases deben responder estrictamente a las exigencias técnicas de
los productos y a las necesidades y demandas del mercado. Debe evitarse el uso
de envases y embalajes con prestaciones inadecuadas, tanto por defecto, por sus
efectos negativos sobre la calidad del producto envasado, como por exceso, por lo
que significa de encarecimiento innecesario Debe tenerse en cuenta que un
envase malo o inadecuado puede incidir negativamente y desmerecer la calidad
del alimento envasado; de hecho un mal envase puede hacer malo un producto de
la mejor calidad.
MATERIALES Y ENVASE PARA EL ENVASADO DE ALIMENTOS
Cualquier material puede servir, en principio, para la fabricación de envases y
embalajes, aunque básicamente los materiales comunes pertenecen a los
siguientes grupos:
Metales.
Vidrio.
Papel y Cartón.
Materiales Plásticos.
Materiales Complejos.
Madera y Derivados.
A lo largo de los años se han ido desarrollando todo tipo de formas y diseños de
envases haciendo uso de distintos materiales, tratando de cubrir las necesidades
específicas planteadas por la industria y por los consumidores, si bien prevalecen
unas pocas formas bien establecidas. Básicamente:
Rígidos: Botes, cajas, bandejas, bidones, tarros, botellas, paletas.
Semi-Rígidos: Bandejas, tarrinas, botellas, tubos.
Flexibles: Bolsas, sacos, mallas, sobres, recubrimientos.
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Pueden fabricarse envases rígidos con todos los materiales en uso, si bien
fundamentalmente son los metales, el vidrio y la madera los mas característicos.
Generalmente se consideran como flexibles los materiales plásticos y complejos,
el papel y el cartón con espesores inferiores a 250 mm
CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS DISTINTOS MATERIALES PARA EL ENVASADO DE ALIMENTOS. Se resumen a continuación esquemáticamente las características generales más
relevantes de los distintos materiales de envase, con particular referencia al
envasado de alimentos, distinguiendo ventajas y limitaciones.
Metales (hojalata, chapa cromada, aluminio, etc.):
o Resistencia mecánica Envase preformado (volumen en vacío)
o Ligereza Problemas de corrosión
o Estanqueidad y hermeticidad
o Opacidad a luz y radiaciones
o Conductividad térmica
o Reciclables y degradables
Vidrio:
o Impermeabilidad y hermeticidad Baja conductividad térmica.
o Transparencia Peso y volumen en vacío.
o Inercia química Fragilidad.
o Compatibilidad con microondas.
o Reutilizable y reciclable.
o Materiales plásticos y complejos.
o Amplia gama de materiales muy diversos Permeables a gases y
radiaciones.
o Ligereza y flexibilidad Problemas de termo estabilidad.
o Buena inercia química Problemas de migración de residuos.
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o Amplia gama de características mecánicas.
o Facilidad de impresión y decoración.
o Posibilidad de termo soldadura.
o Compatibilidad con microondas.
o Versatilidad de formas y dimensiones.
Papel y cartón:
o Ligereza Higroscopicidad.
o Versatilidad de formas y dimensiones No aptos para líquidos(sin
protección) .
o Degradables y reciclables Permeables a gases y aromas.
o Facilidad de impresión y decoración.
Plásticos:
Su utilización como envase está cada vez más extendida, como en
aguas minerales, zumos, aceites, comidas preparadas, helados,
leche esterilizada, etc.
Son materiales compuestos de polímeros, que tienen las ventajas de
ser ligeros y flexibles, pudiendo moldearse en formas muy variadas y
ser termosellables. El etiquetado suele ir adosado, en forma de
banda pegada sobre el envase o en forma de faja.
EMBALAJESEl embaje es el recipiente o envoltura que sirve para agrupar y transportar
productos, protegiendo además el contenido. Los embalajes mas utilizados son:
Cajas de madera o plástico, para botellas de líquidos, vegetales a granel, etc.
Sacos de papel o fibras.
Cajas de solapas.
Contenedores refrigerados, con sistema de frío autónomo, para el transporte de
alimentos perecederos a granel.
10 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Los embalajes tienen que cumplir los requerimientos legales de los materiales que
los componen, al igual que los envases.
Envasado y embalaje de jugo de naranja
El jugo de naranja es un líquido obtenido por la expresión de los frutos de la
naranja (Citrus), por procesos tecnológicos adecuados.
El producto será designado como “Jugo de naranja” o “zumo de naranja”.
El producto es preparado con naranjas maduras, sanas, limpias, exentas de
materia terrosa, de parasito y de detritus o vegetales.
Es de color naranja dependiendo de la concentración y con sabor propio.
Desde el punto de vista industrial, podemos considerar una naranja al ser un
compuesto con aproximadamente el 43% y el 57% de jugo de cáscara y pulpa.
Estas cifras pueden variar considerablemente, ya que no hay dos naranjas son las
mismas.
El problema principal del sector industrial del zumo de naranja es la formación de
compuestos aromáticos derivados.
En la industria que utiliza un gran número de diferentes procesos para combatir
este problema y con el fin de evaluar la eficacia de los tratamientos aplicados
tenemos que medir la calidad del producto resultante. Los parámetros utilizados
para evaluar la calidad son los siguientes:
-Color.
-Densidad.
-La acidez (ácido cítrico).
-Aceites Esenciales.
-Índice de madurez.
-Ácido ascórbico (Vitamina C).
11 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Es muy importante tener en cuenta que todos estos parámetros varían con el
clima, la variedad de la naranja, la separación procesos de aplicación de los
tratamientos térmicos recibida y las condiciones de almacenamiento.
Diagrama de flujo para jugo de naranja
Descripción del proceso El proceso que se explica a continuación es para la elaboración de jugo de
naranja, envasado en botellas plásticas y sin adición de preservantes.
Recepción: consiste en cuantificar la materia prima que entra al proceso, es
necesario usar balanzas limpias y calibradas.
Selección: se selecciona fruta madura con la relación °Brix/acidez adecuada. Se
desecha la fruta verde, la excesivamente madura o que presente golpes y
podredumbres.
12 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Lavado: se hace para eliminar bacterias superficiales, residuos de insecticidas y
suciedad adherida a la fruta. Se debe utilizar agua clorada.
Extracción del jugo: esta operación se puede hacer con una máquina industrial
que recibe las naranjas enteras y realiza la extracción y filtración del jugo de una
vez. También se puede utilizar un extractor doméstico (eléctrico) o uno manual.
Filtrado: el jugo se pasa por un colador de malla fina para separar las semillas y
otros sólidos en suspensión
Pasteurizado: el jugo recibe un tratamiento térmico de 65 °C durante 30 minutos
(pasteurización). Una vez transcurrido el tiempo, la operación se completa con el
enfriamiento rápido del producto hasta una temperatura de 5 °C, a fin de producir
un choque térmico que inhibe el crecimiento de los microorganismos que pudieran
haber sobrevivido al calor.
Envasado: el jugo se llena en envases de plástico, los cuales deben haber sido
lavados, enjuagados con agua clorada y etiquetados. Al llenarlos se deja un
espacio vacío, llamado espacio de cabeza, que equivale al 10% del tamaño
interno del envase.
Sellado: la colocación de la tapa puede hacerse manual o mecánicamente,
dependiendo del envase y el equipo con que se cuente.
Embalaje y almacenado: después de sellado, se procede a colocarle la
etiquetilla con la fecha de vencimiento y por último se acomodan los envases en
canastas plásticas para su almacenamiento en refrigeración.
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Normas de conservaciónEl jugo de naranja deberá ser sometido a tratamiento técnico adecuado. Serán
tolerados, como conservadores, dióxido de azufre en el límite máximo de 0.060g
(sesenta migramos)% (P/V), benzoato de sodio, en el límite máximo de 0,12 g (12
centigramos) % (P/V) y acido ascórbico en el límite máximo de 0.020 (veinte
migramos)% (P/V).
Normas de envase y acondicionamientoEl envase deberá ser de material resistente a la acción del producto.
Las características organolépticas y la composición del producto no deberán ser
alteradas por el material del envase. El espacio libre no deberá exceder del 5% del
volumen del recipiente.
Normas de etiquetadoEl etiquetado o rotulo deberá constar la denominación de “jugo de naranja” o
“zumo de naranja”, seguida de la clasificación, de la marca comercial y del grado
de concentración. Será obligatoria la adicción de aditivos, incluidos la proporción y
la clase a que pertenecen. Deberá constar el nombre del fabricante y la dirección
de la fábrica, el volumen neto en unidades del sistema métrico decima, el número
de identificación y la fecha de fabricación.
14 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
CAPITULO II
Enunciado del Problema
Envasado y embalaje de Jugo de Naranja
La empresa JUGOS S.A. se dedica a la producción y venta de jugo de naranja, la cual tiene más de 30 años en el mercado peruano, la empresa ha tenido un cambio en el área administrativa por la cual, el nuevo administrador pide un nuevo análisis de la producción de jugo de naranja y desea saber en qué cantidades se debe producir las cinco diferentes presentaciones para poder obtener un mayor beneficio.
La empresa produce jugo de naranja en botellas de plástico de (500ml,1L y 2L) y en envases tretapak (100ml y 1L).
Si la producción de jugo de naranja es de 10 000 Litros por día, y la fabrica solo opera 8 horas al día como máximo.
El tiempo de envasado y embalaje de de cada presentación la podemos observar en el siguiente recuadro:
Tipo de envase Tiempo de envasado x unid en seg.
Tiempo de embalaje x docena en seg.
BP de 500mL 10 20
BP de 1L 20 25
BP de 2L 40 30
ET de 100mL 8 20
ET de 1L 20 30
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Además el departamento de producción, estima que solo pueden ser utilizadas 5 mil envases tretapak para ambas presentaciones de tretapak, en cambio se pueden utilizar sin límite los envase de plástico, ya que son más baratos que los mencionados envases.
Los productos de Jugo de naranja en botella de plástico son embalados por fajas de plástico y la medida de la faja que se utiliza por docena de cada presentación lo podemos observar en el siguiente recuadro:
Tipo de envase Faja de plástico necesaria en metros
BP de 500mL 3
BP de 1L 4
BP de 2L 5
Se estimo que solo se pueden utilizar 5 rollos de 200 metros cada rollo para el embalaje de dichas presentaciones.
En cambio las presentaciones de Jugo de naranja en envases Tretapak son embalados en cajas, en las cuales solo se embalan 12 unid por caja. Por dia podemos utilizar un máximo de 800 cajas.
Los costos de producción y venta por cada empaque de 12 unid de cada presentación de Jugo de Naranja son:
16 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Tipo de envase Precio de Venta (en soles) Costo de producción (en soles)
BP de 500mL 10.5 7.2
BP de 1L 21 17
BP de 2L 40 30
ET de 100mL 5 3.5
ET de 1L 23 18
Objetivo Declarativo:
MAX = 3.3X1 + 4X2 + 10X3 + 1.5X4 + 5X5
Variables
X1: Cantidad de botellas de plástico que se deben producir de 500 mL.
X2: Cantidad de botellas de plástico que se deben producir de 1 L
X3: Cantidad de botellas de plástico que se deben producir de 2 L
X4: Cantidad de envases tetrapack que se deben producir de 100 mL.
X5: Cantidad de envases tetrapack que se deben producir de 1 L.
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Restricciones
R1: (Producción máxima de Jugo de Naranja)
0.5X1+X2+2X3+0.1X4+X5<=9000
R2: (Tiempo máximo de envasado)
1X1+1.5X2+1.75X3+1X4+1.5X5<=28 800
R3: (Tiempo máximo de embalaje)
3X1+3.5X2+4X3+2X4+4X5<=28 800
R4: (Producción máxima de Jugo de Naranja en envases Tretapak)
X4+X5<=5 000
(Embalaje tipo faja disponible por día)
1.5X1+4X2+5X3<=12 000
(Embalaje tipo caja disponible por día)
X4+X5<=9 600
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Resultados
Solución del Problema
Análisis Parametrico de la R1
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Análisis Paramétrico de la R3
Análisis Parametrico de la R4
Análisis Parametrico de la R5
Conclusiones
20 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
Definimos las características y las condiciones mínimas que debe
presentar el jugo de naranja al momento de ser envasado y embalado.
Señalamos los métodos necesarios para determinar las características
del jugo o zumo de naranja.
En cualquier esquema de comercialización de bienes de consumo los
envases y embalajes ocupan, por tanto, un papel decisivo.
Referencias
21 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
La importancia del envasado y embalaje
http://www.horticom.com/fitech2/ponencia/rcatala.html
Ficha técnica para jugos de naranja.
http://www.fao.org/inpho/content/documents/vlibrary/AE620s/Pprocesados/
FRU18.
22 INVESTIGACIÓN OPERATIVA 33G Prof. Ing. Villanueva
