UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA

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1 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA PROPUESTA DE MEJORA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE ALIMENTO PARA CERDOS Y EMPAQUE DE ALIMENTOS CONCENTRADOS Por: Carolina Chirinos Angel INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Químico Sartenejas, abril de 2009

2 1 II UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA PROPUESTA DE MEJORA EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE ALIMENTO PARA CERDOS Y EMPAQUE DE ALIMENTOS CONCENTRADOS Por: Carolina Chirinos Angel Realizado con la asesoría de: Tutor Académico: Prof. Narciso Pérez Tutor Industrial: Ing. Osmary López INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Químico Sartenejas, abril de 2009

3 1 III

4 RESUMEN IV Agribrands Purina Venezuela, S.R.L. planta Maracay, requiere optimizar los procesos de elaboración de alimento peletizado para cerdos y empaque global de producto terminado, debido a la cantidad de reproceso y merma generado por problemas en la elaboración y empaque del alimento, así como camiones devueltos por incumplimiento en la tolerancia de peso neto del producto terminado cargado en sacos. Para ello, se realizó un estudio en el que se identificaron las etapas de procesamiento y se establecieron los estándares de calidad del pelet o gránulo de alimento concentrado, en base al porcentaje de finos, dureza y humedad final del alimento; requeridos por la empresa y por la norma venezolana COVENIN, así como la tolerancia permitida para el peso neto de los sacos de producto terminado. Evaluando las condiciones actuales del proceso, se generaron propuestas para el mejoramiento. Para ello, se realizaron pruebas donde se evaluó la proporción de agua y grasa óptima por mezclador durante la elaboración de alimento peletizado para cerdos, para obtener así un porcentaje de finos y dureza del pelet terminado dentro del rango requerido. Se elaboró un plan de registro del proceso, enfocado en la limpieza y revisión de equipos, revisión de las condiciones de operación de las máquinas peletizadoras y control del producto en proceso en base a las propiedades físicas finales. Para el proceso de empaque, se elaboró un plan de registro similar al propuesto para la elaboración de alimento para cerdos, el cual indicó las tareas que deben realizarse durante el empaque de producto terminado. Finalmente se discutieron las propuestas con la gerencia y se elaboraron procedimientos estándar de manejo de la humedad y adición de grasa en el alimento para cerdos, y empaque global de todos los productos terminados, donde se indican las tareas a realizar basadas en el plan de control elaborado para dichos procesos. Por último se realizó una evaluación económica del impacto de la propuesta de mejora en el proceso de empaque de producto terminado y se verificó la disminución de la cantidad de producto rechazado por la implementación de estas medidas. Palabras clave: alimento peletizado, empaque de alimento concentrado, plan de registro del proceso

5 ÍNDICE GENERAL Capítulo 1. Descripción de la empresa Pre-elaboración Compra, recepción y almacenamiento de materias primas Formulación Elaboración Molturación Mezclado Acondicionamiento y peletizado Enfriamiento Aplicación de grasa externa Post-elaboración... 9 Capítulo 2. Marco teórico Alimento concentrado y proceso de elaboración Merma Mejoramiento del proceso Análisis de peligros Identificación de puntos críticos de control Límites críticos y operativos Registro de puntos críticos o de puntos de control Acciones correctivas Procedimientos de verificación y mantenimiento de registros Capítulo 3. Metodología experimental Caracterización del proceso Identificación de oportunidades de mejora Elaboración de las propuestas de mejora al proceso Evaluación de la propuesta Capítulo 4. Discusión de resultados Mejoramiento de las propiedades físicas del alimento concentrado peletizado para cerdos en etapa de crecimiento Caracterización de las etapas de formulación, mezclado y peletizado del proceso de elaboración de alimento concentrado para cerdos en etapa de crecimiento... 32

6 4.1.2 Identificación de oportunidades de mejora para el proceso de elaboración de alimento concentrado peletizado para cerdos en etapa de crecimiento Elaboración de una propuesta de mejora para la elaboración de alimento concentrado peletizado para cerdos en etapa de crecimiento Determinación de la cantidad óptima de adición de grasa y agua en las etapas de mezclado y revestimiento Plan de registro para la elaboración de alimento concentrado peletizado para cerdos Puesta en práctica de los planteamientos propuestos Evaluación de resultados en planta Empaque de alimento balanceado para animales Caracterización del proceso de empaque de alimento balanceado para animales Identificación de oportunidades de mejora para el proceso de empaque de alimento balanceado para animales Elaboración de una propuesta de mejora para el proceso de empaque de alimento balanceado para animales Puesta en práctica de los planteamientos propuestos Evaluación de resultados Apéndice A. Descripción del proceso A.1 Pre-elaboración A.1.1 Compra, recepción y almacenamiento de materias primas A.1.2 Formulación A.2 Elaboración A.2.1 Molturación A.2.2 Mezclado A.2.3 Acondicionamiento y peletizado A.2.4 Enfriamiento A.2.5 Aplicación de grasa externa A.3 Post-elaboración A.3.1 Empaque y almacenamiento Apéndice B. Mejoramiento del proceso. Formatos de análisis de peligros, árbol de decisiones y plan de registro Apéndice C. Manejo de la humedad C.1 Toma de muestra de la humedad de los ingredientes en consumo C.2 Cálculo de la humedad aportada por los ingredientes en la mezcla C.3 Tablas de valores obtenidos para manejo de la hidratación en pruebas de 60, 45 y 30kg de agua con diferentes porcentajes de grasa añadidos por mezclador

7 Apéndice D. Formatos Apéndice E. Calibración de básculas de piso y tolvas báscula E.1 Calibración de básculas de piso E.2 Calibración de tolvas-báscula Apéndice F. Entrenamiento en control del proceso de empaque de producto terminado Apéndice G. Cálculo del valor actual neto para la propuesta de sustitución de estibas de madera por estibas de plástico

8 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Requisitos específicos de alimentos para cerdos en etapa de desarrollo indicados por la norma COVENIN Tabla 2.2 Valores nutricionales presentes en el alimento Desarrollina Negra Preventiva Tabla 2.3 Estándares de producto terminado de Desarrollina Negra Preventiva Tabla 3.1 Cronograma de adición de agua y grasa para el diseño del estudio experimental propuesto Tabla 4.1 Formato de análisis de peligros de los procesos de mezclado, peletizado, enfriado y revestimiento de grasa para la elaboración de alimento para cerdos Tabla 4.2 Árbol de decisiones de puntos críticos de control Tabla 4.3 Plan de registro y control del proceso de elaboración de alimento balanceado peletizado para cerdos Tabla 4.3 Plan de registro y control del proceso de elaboración de alimento balanceado peletizado para cerdos (Cont.) Tabla 4.3 Plan de registro y control del proceso de elaboración de alimento balanceado peletizado para cerdos (Cont.) Tabla 4.3 Plan de registro y control del proceso de elaboración de alimento balanceado peletizado para cerdos (Cont.) Tabla 4.4 Humedades permitidas por COVENIN, humedad de los ingredientes en las tolvas de consumo, humedades incorporadas por ingrediente a la mezcla y humedad total de los ingredientes sin adición de agua para alimento balanceado para cerdos Tabla 4.5 Humedades teóricas de la mezcla luego de la hidratación Tabla 4.6 Humedad aumentada en el proceso de molienda Tabla 4.7 Humedad añadida por acondicionador Tabla 4.8 Humedad retirada por el dado Tabla 4.9 Valores de temperatura y humedad obtenidos en la enfriadora Tabla 4.10 Valores de humedad final y humedad retirada por coater Tabla 4.11 Valores de límites de control para los gráficos de control de peso de producto terminado empacado Tabla 4.12 Porcentaje de cumplimiento para los límites operativos de los gráficos de control de peso de producto terminado empacado Tabla 4.13 Formato de Análisis de peligros del proceso de empaque de alimentos balanceados para animales Tabla 4.14 Árbol de decisiones de puntos críticos de control Tabla 4.15 Plan de registro y control del proceso de empaque de producto terminado Tabla 4.15 Plan de registro y control del proceso de empaque de producto terminado (Cont.)... 80

9 Tabla 4.15 Plan de registro y control del proceso de empaque de producto terminado (Cont.) Tabla 4.16 Parámetros de control para el gráfico de calidad Tabla 4.17 Parámetros de control para el gráfico de contraloría Tabla 4.18 Situación actual de paletas de madera Tabla 4.19 Situación actual de reproceso y merma de producto por rompimiento de sacos debido a condiciones de las paletas de madera Tabla 4.20 Cuadro comparativo de porcentaje de cumplimiento limites operativos antes y después de realizar entrenamiento e implementación de propuesta Tabla 4.21 Relación cargas devueltas por causa toleran Tabla A.1 Intervalos de valores aceptados de recepción de materias primas Tabla B.1 Formato para el análisis de peligros Tabla B.2 Formato del árbol de decisiones para la identificación de puntos de control Tabla B.3 Formato de plan de registro Tabla C.1 Manejo de la hidratación. 60 kg agua Tabla C.2 Manejo de la hidratación. 45 kg agua Tabla C.3 Manejo de la hidratación. 30 kg agua Tabla F.1 Participantes del entrenamiento en control del proceso de empaque de producto terminado Tabla G.1 Inversión inicial, flujo de caja y VAN obtenido para paletas de madera y plástico

10 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Esquema general del proceso de elaboración de alimentos balanceados peletizados para animales Figura 2.1 Pelets de alimento balanceado para cerdos Figura 2.2 Durómetro marca Seedburo. Tamiz marca Tyler Figura 2.3 Árbol de decisiones de PCC Figura 4.1 Manejo de la hidratación. 60, 45 y 30 kg de agua para pruebas con diferentes porcentajes de grasa añadidos por mezclador Figura 4.2 Valores finales de PDI, finos y semigrano obtenidos en las pruebas de grasa para kg de agua Figura 4.3 Valores finales de PDI, finos y semigrano obtenidos en las pruebas de grasa para kg de agua Figura 4.4 Valores finales de PDI, finos y semigrano obtenidos en las pruebas de grasa para kg de agua Figura 4.5 Comparación de los porcentajes de PDI obtenidos para cada prueba Figura 4.6 Comparación del porcentaje de finos para cada prueba Figura 4.7 Peso neto de sacos de producto de 40 kg junio Figura 4.8 Evaluación de eficiencia de turnos de trabajo Figura 4.9 Derecha: Puertas de tolvas-básculas abiertas y acumulación de finos en la plataforma de la pesa patrón. Izquierda: bajante de producto fuera de su sitio Figura 4.10 Derecha: telaraña en banda transportadora. Izquierda: finos acumulados cerca del damper de disminución de llenado de la tolva Figura 4.11 Operador de la línea de empaque manejando los parámetros del tablero de operaciones de la línea de empaque Figura 4.12 Saco colocado por los operadores en la línea 3 para evitar derrame de producto Figura 4.13 Saco con costura desamarrada y etiqueta mal cosida. Este saco será retirado de la línea para ser recosido Figura 4.14 Derecha: saco roto por causa paleta de madera. Izquierda: clavo que sobresale de la paleta Figura 4.15 Tabla de introducción de datos para elaboración de gráficos de peso de producto Figura 4.16 Tabla de datos para el gráfico de aseguramiento de la calidad Figura 4.17 Tabla de datos para el gráfico de contraloría Figura 4.18 Plantilla de gráficos de peso de sacos para los departamentos de calidad y contraloría con sus respectivos límites Figura 4.19 Evaluación de la eficiencia de turnos de trabajo después de poner e práctica el plan de control y registro... 92

11 Figura 4.20 Relación cargas efectuadas /cargas devueltas antes y después de poner en práctica el plan de control y registro Figura 4.21 Costo por concepto de camión devuelto por falla en la tolerancia antes y después de poner en práctica el plan de control y registro Figura A.1 Molino de martillo Figura A.2 Mezclador horizontal de doble cinta Figura A.3 Acondicionador Figura A.4 Máquina peletizadora Figura A.5 Enfriador a contraflujo Figura A.6 Coater Figura A.7 Diagrama de las líneas de empaque 1 y Figura A.8 Diagrama de la línea de empaque Figura C.1 Ladrón Figura D.1 Lista de revisión. Control de proceso de empaque de producto terminad Figura D.2 Formato de control de peso neto Figura F.1 Modelo de diploma entregado a los participantes del entrenamiento en control del proceso de empaque de producto terminado Figura F.2 Operadores de las líneas de empaque durante acto de reconocimiento Figura F.3 Jefe de aseguramiento de la calidad, Ing. Osmary López junto con Gerente de planta Ing. Carlos Morocz. Palabras durante acto de reconocimiento Figura F.4 Trabajadores de planta durante acto de reconocimiento Figura F.5 Palabras durante acto de reconocimiento Figura F.6 Palabras durante acto de reconocimiento Figura F.7 Entrega de diplomas de participación en entrenamiento en empaque durante acto de reconocimiento Figura F.8 Entrega de diplomas de participación en entrenamiento en empaque durante acto de reconocimiento Figura F.9 Equipo de Aseguramiento de la calidad: César Torres, Osmary López, Edward González

12 INTRODUCCIÓN La elaboración de alimentos para animales de granja tiene como objetivo garantizar el suministro de nutrientes necesarios en cantidades adecuadas acordes con la etapa de desarrollo y potencial productivo del animal, así como la calidad y eficiencia en la asimilación de dichos alimentos. Este es un proceso complejo, delicado y de gran importancia, ya que los alimentos elaborados representan una fuente importante de nutrientes para los animales, y éstos a su vez deben ser de alta calidad nutricional para consumo humano. Actualmente, las empresas productoras de alimentos se ven en la necesidad de incrementar sus índices de productividad y aumentar la eficiencia de sus procesos, así como brindar a sus clientes productos de alta calidad a menor costo de producción. Es por ello, que varias de éstas empresas se están enfocando en la realización de investigaciones que les permitan detectar oportunidades de mejora en sus procesos así como en la implementación de conceptos, métodos y tecnologías para optimizar el proceso productivo y utilizar eficientemente sus recursos. Agribrands Purina de Venezuela, S.R.L. es una empresa perteneciente al sector agroindustrial, dedicada a la elaboración de alimentos concentrados para animales, tales como: aves, cerdos, conejos y caballos entre otros. Es una empresa multinacional, con altos estándares de calidad en sus productos. De ahí su interés en desarrollar planes de mejoramiento continuo que les permita elaborar alimentos balanceados de excelente calidad al mínimo costo de producción. En ese sentido, la empresa se propuso orientar este trabajo hacia el mejoramiento de dos procesos: la elaboración del alimento concentrado peletizado para cerdos en etapa de crecimiento, y el empaque global de alimento balanceado para animales. El mejoramiento de estas etapas permitirá disminuir la cantidad de reproceso generado por bajos estándares de calidad de las propiedades físicas del alimento, la alta cantidad de camiones con carga devueltos por fallas en la

13 2 tolerancia del producto cargado (en su mayoría por sobrepeso), y alto índice de rompimiento de los sacos de producto terminado debido a irregularidades en las paletas de madera, lo que representa un alto porcentaje de merma del alimento. En función de lo antes descrito, el objetivo general del presente proyecto consistió en Plantear y evaluar propuestas para la mejora del proceso de elaboración de alimento para cerdos y empaque global de alimentos balanceados para animales, en Agribrands Purina Venezuela, S.R.L., planta Maracay. El proyecto se llevó a cabo en dos fases, cada una de ellas tiene los siguientes objetivos: I. Realizar una propuesta de mejora del proceso de fabricación de alimento concentrado peletizado para cerdos en etapa de crecimiento II. Realizar una propuesta de mejora del proceso de empaque de alimento balanceado para animales. Para cada una de las fases, se cumplieron los siguientes objetivos específicos: 1.- Estudio y evaluación de las etapas del proceso. 2.- Identificación de oportunidades de mejora para cada proceso 3.- Elaboración de una propuesta de mejora para cada proceso. 4.- Puesta en práctica los planteamientos propuestos 5.- Evaluación de resultados La metodología experimental implementada para ambas fases consistió, en el estudio y descripción de las etapas de elaboración del alimento, conocimiento de la situación actual en base a la revisión de la data histórica, comportamiento del sistema, observación de los procesos y entrevistas al personal. Seguidamente, se llevó a cabo una comparación de la situación actual con la deseada, de acuerdo a normativas propias de la empresa y regulaciones establecidas por la norma COVENIN. Las fases siguientes se enfocaron en la identificación de oportunidades de optimización del proceso a partir de la información recolectada y elaboración de una propuesta de mejora. Finalmente, se llevó a cabo la puesta en práctica de la propuesta presentada, mediante la estandarización del procedimiento de elaboración de alimento para cerdos y entrenamiento al

14 personal. Por último se realizó la evaluación de resultados obtenidos una vez que se puso en marcha el proyecto. 3

15 CAPÍTULO 1 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Agribrands Purina Venezuela, S.R.L. es una compañía perteneciente al sector agroindustrial, dedicada a la fabricación de alimentos balanceados para animales, la cual fue adquirida en el año 2001 por Cargill Animal Nutrition C.A., ofreciéndola como la marca de mayor equidad en su cartera, producida y vendida en 12 países de 4 continentes. De esta manera, Cargill Animal Nutrition en Venezuela se consolida como una compañía proveedora de alimentos para mascotas y grandes animales, teniendo una de las redes de distribución y ventas mas importantes del país, lo que le permite acceder en forma directa a mas de 200 clientes y a muchos mas en forma indirecta. La empresa tiene una fuerte orientación al éxito, por lo que incentivan a sus empleados a elaborar sus productos lo mas eficientemente posible, cumpliendo con los estándares de calidad y seguridad, así como con las directrices corporativas y unidad de negocios, para posicionar la marca como líder global en el abastecimiento de nutrición animal. La planta donde se llevó a cabo el estudio se encuentra en Maracay, estado Aragua, y es la más grande de las plantas pertenecientes a la empresa en Venezuela, especializada en las líneas de nutrimentos para ganadería de leche y carne, cerdo, minerales, caballos, conejos, avicultura general, pollos de engorde y pavos, denominados también Productos AGRI. El esquema general del proceso de fabricación de alimentos peletizados para animales consta de las siguientes fases básicas: pre-elaboración, elaboración y post-elaboración. La primera se refiere a la compra, recepción, almacenamiento de las materias primas y la formulación del alimento. La elaboración comprende los procesos de molienda, mezclado, acondicionamiento y peletizado de las harinas, enfriamiento, aplicación de grasa externa; y la post-elaboración se

16 refiere al empaque y almacenamiento del producto. Cada una de las fases se encuentran detalladas a continuación (Micotti, 1992): Pre-elaboración Se refiere a las actividades que se llevan a cabo antes del procesamiento del producto, es decir, la compra, recepción y almacenamiento de las materias primas, y por último la formulación del producto Compra, recepción y almacenamiento de materias primas Las materias primas pueden dividirse en macroingredientes y microingredientes. Los primeros son aquellos utilizados en grandes volúmenes y que aportan elementos indispensables para la nutrición del animal, entre ellos se encuentran el maíz, soya, afrechillo de trigo, sorgo, arroz, melaza, grasa, etc.; y los microingredientes son los incorporados en pequeñas cantidades, y se utilizan a manera de aditivos vitamínicos, medicinales o saborizantes, y se agregan de acuerdo a las necesidades de la dieta de cada animal. Algunos ejemplos de microingredientes son los antibióticos, estimulantes de crecimiento, y preservativos. La compra de las materias primas se realiza de acuerdo a la disponibilidad de las mismas en el mercado, y dependiendo de su origen pueden ser nacionales o importadas (Coronel, 1990). Una vez que son recibidos, se almacenan en silos, bodegas o tanques de recepción, los cuales deben procurar condiciones adecuadas de almacenamiento, lo que consiste básicamente en mantener los productos secos, con apropiadas condiciones de circulación de aire, protegidos de la humedad, insectos, roedores entre otros Formulación La formulación del producto se refiere a los ingredientes y las cantidades que conformarán la ración, de acuerdo a los requerimientos nutricionales del animal, con la idea de que los nutrientes contenidos por unidad de peso correspondan a los requeridos por el animal alimentado (Church y Pond, 1990). Para la obtención de la formulación, se siguen los siguientes criterios (Dumonteil, 1980):

17 6 - Debe obtenerse una formula alimenticia que se adecue a los propósitos perseguidos - Los componentes deben conseguirse con facilidad a lo largo del año, de manera de evitar realizar sustituciones en los ingredientes de las fórmulas - El costo de la fórmula debe ser tan bajo como sea posible La formulación del alimento determina las cantidades de los ingredientes que conformarán la ración, en base a los requerimientos nutricionales de los cerdos en su etapa de crecimiento, la calidad deseada de los pelets (alimento granulado), el costo y la disponibilidad de las materias primas. 1.2 Elaboración En esta fase se lleva a cabo el procesamiento industrial de las materias primas, y consta de varias etapas: molienda, mezclado, acondicionado y peletizado, enfriamiento y revestimiento del pelet con grasa (coater) Molturación La primera etapa de transformación de la materia prima en la elaboración de alimentos balanceados en Agribrands Purina Venezuela, S.R.L. se lleva a cabo en un sistema postmolienda, donde se pulverizan los granos para obtener partículas pequeñas de mayor superficie. La granulometría resultante de la molturación influye en la homogeneidad de la mezcla, calidad final del pelet y digestibilidad del alimento (Dumonteil, 1980). El sistema de molienda utilizado en planta Maracay es de molino horizontal de martillos con una capacidad de velocidad de giro de 3600 rpm.. Una vez dentro del equipo, los martillos rompen los granos por impacto, aumentando la superficie de las partículas y las hacen salir por mallas metálicas de 4 mm, hasta llegar las tolvas de premezcla, donde se encuentran con los microingredientes, los cuales no necesitan molerse ya que vienen en forma de harinas (Báez, 2005) Mezclado

18 7 El proceso de mezclado es considerado el corazón de la planta, y tiene como fin asociar elementos dispares y ligarlos íntimamente para disponer de varios componentes en un conjunto homogéneo (Dumonteil, 1980). Por lo general, se incorporan primero los macro ingredientes (maíz, afrechillo, sorgo, etc,), luego los microingredientes (vitaminas, saborizantes) y por último los ingredientes líquidos (Behke, 1992). El tiempo de mezclado puede variar de 3 a 10 minutos, dependiendo del tipo de mezcladora con que se trabaje. Para este proceso se elaboran varios tipos de alimento en la planta, por lo que es importante establecer una secuencia de mezclado, es decir, el orden en que se elaborarán los productos, para evitar de ésta manera la contaminación cruzada entre nutrimentos de distintas especies. Con el mismo fin, también se sigue un riguroso método de limpieza de los equipos (flushing), que por lo general se realiza haciendo pasar cargas de maíz o sorgo a lo largo del proceso (Báez, 2005). Los cerdos son los animales más tolerantes a los cambios en las dietas, por lo que el alimento destinado para ellos puede ser realizado sin limpiar el sistema si previamente se ha elaborado alimentos para otra especie, de hecho, por lo general, el ingrediente utilizado para la limpieza puede ser utilizado para fabricar alimento para cerdos. Sin embargo, siempre se debe realizar limpieza de las líneas de producción si previamente se ha elaborado algún alimento con medicación especial. En planta Maracay, el mezclado se lleva a cabo en una mezcladora de doble cinta, similar a la mostrada en la Figura A.2, que empuja y eleva la masa mediante la rotación de las cintas con el eje horizontal, y trabaja con una capacidad operativa de 100 ton/h. El tamaño de carga preestablecido de alimentos para cerdo es de kg, por lo que el proceso de mezclado tiene una duración aproximada de 3 minutos (Báez, 2005) Acondicionamiento y peletizado Luego que las harinas han sido mezcladas caen por gravedad al acondicionador desde las tolvas pre-pelet, para pasar por un proceso de acondicionamiento previo al peletizado. Allí, un tornillo alimentador de paletas ajustables, conduce las harinas a través de la cámara, a medida que se agrega vapor y melaza. Durante esta operación, se añade vapor seco y melaza a 82º Bx, con el fin de lograr mayor suavidad en la mezcla, generar mayor dureza en el pienso y hacer el alimento atractivo y palatable para los animales, a la vez que incrementa el porcentaje energético del alimento, debido a la alta cantidad de azúcares solubles de la melaza (Caselli, 1981). Las paletas

19 8 del tornillo alimentador están ajustadas aproximadamente a 15º a contraflujo, de manera que el tiempo de retención del alimento en la cámara sea al menos de 15 segundos, para asegurar así una absorción apropiada de vapor y humedad en las partículas (Báez, 2003). El tiempo de retención del acondicionador, logrado con el ángulo de colocación de las paletas ajustables, incrementa la calidad del pelet, ya que favorece la absorción de la humedad proporcionada por la presión de vapor (Fairfield, 2003). En este proceso se alcanzan temperaturas hasta de 100 ºC y se utiliza una baja presión de vapor (menor a 2 * 10 5 Pa), ya que el mismo en estas condiciones conduce calor a las harinas de manera más eficaz que el vapor a alta presión El peletizado es una operación de moldeado termoplástico, en la que se integran en un gránulo (pelet) los diversos ingredientes previamente molidos y acondicionados que conforman la ración (Behnke, 1993). Con este proceso se busca generar un comprimido homogéneo, de dureza adecuada para la ingestión del animal, en el que estén distribuidos uniformemente todos los ingredientes, para evitar la selectividad en el consumo, mejorando así la aceptación y aprovechamiento por parte del animal. Los alimentos peletizados traen como ventajas la facilidad en el manejo del producto, incremento en el consumo, aceptabilidad en la ingesta de ciertos ingredientes desagradables para el animal, incremento en la digestibilidad debido a la fácil asimilación de las proteínas, menor desperdicio de alimento gracias al bajo porcentaje de finos y mayor tiempo de vida del producto (Equs, 2005). Luego del acondicionamiento, la mezcla fluye por gravedad a la peletizadora, donde los rodillos ejercen presión a la mezcla, haciéndola pasar por un dado de 0,004 m, lo que le confiere el diámetro al pelet. La longitud del gránulo se logra ajustando unos cuchillos estacionarios ubicados alrededor del dado a una distancia de 0,008 m (Báez, 2005). El pelet formado sale de la matriz a una temperatura entre 45 a 60 ºC. (ver Figura A.4). Durante el proceso de peletizado se controlan detalles como humedad, temperatura e intensidad de corriente Enfriamiento Luego que los pelets han sido formados, pasan a la enfriadora, donde se lleva a cabo la eliminación de calor y humedad, con el objetivo de proporcionar la dureza necesaria al gránulo,

20 9 de manera que pueda soportar maltratos durante el transporte, manipulación y almacenamiento, así como pérdida de humedad por concentraciones de vapor una vez ensacado (Fairfield, 2003). Durante este proceso, realizado en un enfriador a contraflujo, el aire ambiente entra al equipo con menos de 100 % de saturación, por lo que recoge la humedad de la superficie de los pelets a la vez que los enfría. La temperatura de salida de los gránulos debe se igual o mayor en 5 ºC a la temperatura ambiente (Báez, 2003). La humedad final del pelet debe ser entre 11,5 a 12 %, o en todo caso, no mayor a 12,5 %, de acuerdo a la norma COVENIN Aplicación de grasa externa La última fase de elaboración del pienso es la aplicación de grasa externa (coater), donde se cubre el pelet con grasa, para proporcionarle buen aspecto y eliminar el exceso de finos (Caselli, 1981). El equipo de coater consiste en un sinfín que empuja los pelets provenientes del enfriador a través del equipo, a la vez que se adiciona grasa mediante unas esclusas rociadoras, como se muestra en la Figura A.6. En la práctica, esta etapa viene después del enfriamiento (a pesar de que la absorción de la grasa sería mas efectiva si se realizara sobre los pelets aún calientes) debido a los problemas de producción de finos, y suciedad en los equipos. Es importante recalcar que la grasa adicionada en este punto es parte de la cantidad total de grasa indicada por formulación, es decir, que la grasa adicionada por el mezclador más la grasa utilizada en el revestimiento de los pelets debe sumar la cantidad total de grasa estipulada para cumplir con los requerimientos nutricionales del alimento. La proporción en que es agregada en cada equipo influye en las propiedades físicas del gránulo final. 1.3 Post-elaboración La post elaboración, es la última etapa del proceso de producción, y comprende el ensacado y almacenamiento del producto terminado. Empaque y almacenamiento

21 10 El empaque del producto terminado se realiza en sacos de polipropileno tejido, los cuales al ser llenados, se cosen a la vez que se les adhiere una etiqueta de identificación del producto. El llenado de los sacos es un proceso semi-automatizado y se utilizan sacos para presentaciones de producto de 40, 35 y 20 kg. El saco se coloca directamente bajo una tolva báscula, que dosifica el producto y de ahí corre por una banda transportadora hasta la máquina cosedora. En este proceso se debe verificar que la impresión de los sacos corresponda con el producto pedido y que el peso sea el correcto, con un porcentaje de tolerancia estipulado de acuerdo a las normas del país, ya que empacar producto de mayor o menor cantidad del peso indicado es un engaño al consumidor, o puede representar grandes prejuicios económicos para el productor del alimento (Micotti, 1992). El estibado del producto puede realizarse en paletas de madera o de plástico, teniendo especial cuidado que el producto no toque las paredes del almacén, ya que se puede transferir humedad al alimento. Adicionalmente, se debe verificar que el almacén tenga condiciones adecuadas de aireación, así como techos sin goteras, libre de plagas y roedores etc., para no comprometer la calidad del producto. Otro modo de disposición del producto terminado es por despacho a granel, donde el alimento se vende por tonelada y pasa directamente de las tolvas de producto terminado a los camiones que lo trasladarán a los silos del comprador. Para los productos comercializados en sacos, Agribrands Purina Venezuela S.R.L cuenta con 3 líneas de empaque. Están conformadas por un tablero indicador, bandas transportadoras, tolvas de ensacado, bandas de descarga del producto, tolvas-báscula y máquina cosedora. Las capacidades teóricas de operación son de 660, 420 y 840 sacos por hora respectivamente (Báez, 2005). En la Figura 1.1 se muestra un diagrama de bloques general para el proceso de elaboración de alimentos balanceados peletizados. En el Apéndice A se explica el proceso con más detalle.

22 11 Materia prima disponible Formulación Ingredientes Tolvas de consumo Ingredientes líquidos Tanques de consumo Tolerancia ± 0,1% Pesaje de ingredientes Tolva pre-molienda (granos, cereales) Tolva de espera (harinas) Tamiz Molturación Tolva de premezcla (molienda + harinas) Batch de 4,5 ton 3 min. 100 ton/h Mezclado agua, grasa Tolva prepelet T= hasta 60º C t retenc. = 15 s Acondicionamiento Melaza 82 ºbx Vapor 2 bar. 45 kg/ton/h Caldera Dado=5/32 Long=8 10 mm Tsal= ºC T= Tamb ± 5 ºC Humedad = 11,5 12 % Peletizado Enfriamiento Aire 0,38 m3/s T= Tamb Altura camada: 0,38-0,60 m Tiempo retención= 3 min Adición de grasa externa grasa Tolerancia - Calidad: 0,02 kg - Contraloría : 0,3 % - Ley venezolana: 1 % Empaque de PT Estibado Almacén de PT Figura 1.1 Esquema general del proceso de elaboración de alimentos balanceados peletizados para animales

23 CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO 2.1 Alimento concentrado y proceso de elaboración De acuerdo a la norma COVENIN , alimento concentrado es aquel producto con un contenido elevado de principios nutritivos digestibles y que se usa como complemento de ensilados, forrajes, pastos, granos, subproductos de los anteriores o como ración única de alimento para animales. Tiene como fin satisfacer los requerimientos nutricionales específicos de una especie, para una determinada edad y propósito a la vez de minimizar el desperdicio durante el proceso de alimentación. El producto granulado o pelet, es un alimento compacto que reúne las características mencionadas anteriormente, y se elabora haciendo pasar con presión una mezcla de ingredientes previamente molidos por un molde, generalmente cilíndrico, lo que le confiere su forma característica. Su importancia radica en el aprovechamiento de los nutrientes por parte del animal, ya que no solo se minimiza el desperdicio de alimento, sino que lo hace atractivo para el animal en cuanto a olor, sabor y textura. Cuando el alimento es suministrado en forma de harinas, el animal tiende a descartar los materiales polvorientos y aquellos que no son de su agrado, generando así una alimentación selectiva, que puede ser contraproducente para el potencial de desarrollo del mismo. En contraparte, los alimentos peletizados favorecen una dieta equilibrada, disminuyen el desperdicio de alimento, y evitan la contaminación por agentes patógenos y descomposición del alimento, a la vez que los hacen mas digeribles, ya que gracias al proceso de acondicionamiento, se produce un desdoblamiento y gelatinización de los almidones, además de reducir la tendencia de muchos animales a tragar apresuradamente el alimento (González, 1990).

24 13 La calidad del pelet se mide en base a tres propiedades físicas (Báez, 2005), y es de vital importancia tanto para el fabricante como para el cliente, que el mismo cuente con las mejore características posibles, ya que de lo contrario genera pérdidas económicas para ambas partes. Dichas propiedades físicas son las siguientes: Índice de durabilidad del pelet (PDI por sus siglas en inglés): como su nombre lo indica, es el grado de dureza que tiene el gránulo de producto terminado, y se mide de acuerdo a su capacidad de soportar maltratos durante su manejo y transporte sin romperse. Porcentaje de finos: polvillo o harinas que acompañan al pelet, que no pudieron ser comprimidas con el granulo o que se generan por el rompimiento de éste durante su manejo y transporte Humedad: se refiere a la cantidad de agua contenida en el gránulo. Como se mencionaba anteriormente, la calidad del pelet tiene repercusiones económicas tanto para el fabricante como para el cliente, ya que si un producto es de baja calidad, es decir, que cuenta con poca dureza y alto porcentaje de finos, al ser suministrado a los animales éstos no lo consumen en su totalidad, generando pérdidas para el cliente, ya que la venta del alimento se realiza por peso. Por su parte, un pelet de baja calidad amerita reproceso, con el fin de recuperar el producto que no logró compactarse, y en algunas ocasiones representa merma de producto, ya que su manejo es delicado debido a su baja densidad, por lo que muchas veces se pierde y no puede ser reprocesado. Respecto a la humedad, la misma proviene de la humedad natural de los ingredientes utilizados y de la humedad añadida en proceso (agua). Este es un factor importante a tener en cuenta pues su uso aumenta la tasa producción del alimento, debido a que acondiciona la mezcla de ingredientes molidos para facilitar su paso por el dado de la peletizadora, a la vez que determina el tiempo de vida útil del alimento ya procesado, ya que si el mismo es muy húmedo, es propenso a dañarse rápidamente, auspiciando la generación de hongos y bacterias en el alimento, que pueden ser fatales para el animal. El valor máximo permitido de humedad está regulado por la norma COVENIN

25 14 Figura 2.1 Pelets de alimento balanceado para cerdos La medición del PDI y porcentaje de finos se realiza haciendo pasar una muestra del producto terminado por un probador de durabilidad de pelet o durómetro, que consiste de una caja metálica de 2 o 4 compartimientos sujetada por un eje seguido de un motor, que hace girar la caja una vez que se han introducido los pelets junto con unas esferas metálicas. Durante el proceso, las esferas golpean el producto a medida que la caja gira, simulando los golpes y maltratos que el alimento puede sufrir desde su elaboración hasta que llega al animal. Una vez que se termina la prueba, se pasa el producto por 2 tamices superpuestos, y a partir de la cantidad de producto retenido por la malla, es decir los pelets enteros, se obtiene el PDI y el polvo que se deposita en la base son los finos. Es importante mencionar que el segundo tamiz retiene pelets triturados o semigranos, es decir, aquellos pelets partidos que no tienen la longitud adecuada, pero que son más consistentes que los finos. Este producto no es considerado un factor importante en la calidad del gránulo. La humedad se determina pesando 0,03 kg de una muestra molida del producto terminado en una termo-báscula, y dejando secar por 6 minutos a 150 ºC (Báez, 2005). Figura 2.2 Durómetro marca Seedburo. Tamiz marca Tyler

26 15 La calidad de los pelets depende de factores como la formulación del alimento, tamaño de partícula en la molienda de los ingredientes, contenido de humedad de la mezcla de harinas, acondicionamiento, especificaciones del dado de la máquina peletizadora, enfriamiento y revestimiento exterior del gránulo con grasa, el cual se lleva a cabo en un equipo denominado coater, el cual esta formado por un sinfín o banda transportadora por donde pasan los gránulos, a la vez que son rociados con grasa mediante una flauta (Fairfield, 2003). Todos estos procesos se encuentran detallados en el apéndice A. De acuerdo con la norma COVENIN , el alimento completo para cerdos es el producto alimenticio resultante de la mezcla final de materias primas que puede contener o no aditivos no nutricionales, capaz de satisfacer todos los requerimientos de la especie, para una determinada edad y propósito. Los requerimientos nutricionales definidos por dicho organismo para la etapa de desarrollo del animal se muestran en la Tabla 2.1: Tabla 2.1 Requisitos específicos de alimentos para cerdos en etapa de desarrollo indicados por la norma COVENIN Característica Linea: Desarrollo Humedad (% máximo) 12,50 Proteína cruda (% mínimo) 16,00 Fibra cruda (% máximo) 5,00 Grasa cruda (% mínimo) 2,00 Fósforo total (% mínimo) 0,60 Calcio (% máximo) 0,80 Extracto libre de (ELN) (% mínimo) 50,00 Partiendo de dicha norma, Agribrands Purina de Venezuela, S.R.L. diseñó la Desarrollina Negra Preventiva, elaborada a base a cereales (maíz, sorgo y trigo), subproductos de cereales y granos, harina de soya, melaza, grasa vegetal o animal, sal, carbonato de calcio, fosfato de calcio, y diversas vitaminas, minerales y aditivos. El análisis químico del producto final debe garantizar los valores mostrados en la Tabla 2.2:

27 16 Tabla 2.2 Valores nutricionales presentes en el alimento Desarrollina Negra Preventiva. Propiedad % Humedad (máxima) 12,50 Proteína (minima) 16,50 Grasa (minima) 3,00 Ceniza (maxima) 12,00 Fibra cruda (máxima) 6,50 Calcio (minimo) 0,70 Fósforo (mínimo) 0,24 El ingrediente principal utilizado es el afrechillo, el cual tiene un alto contenido de fibra y baja densidad, lo cual crea problemas de producción, ya que auspicia la generación de finos y la compactación no uniforme del gránulo, haciéndolo difícil de comprimir adecuadamente durante el peletizado. Adicionalmente, la empresa estableció los siguientes estándares del producto terminado: Tabla 2.3 Estándares de producto terminado de Desarrollina Negra Preventiva Presentación Diámetro de pelet Longitud de pelet Adición de grasa externa 0,004 m 0,008 m Estándar de % Finos < 3% Calidad PDI > 87% si 2.2 Merma Un factor muy importante a tener en cuenta durante el proceso de elaboración de alimentos concentrados para animales es la merma de producto. La misma se refiere a la pérdida o reducción de producto a lo largo del proceso, y trae consecuencias económicas negativas para la empresa, ya que su característica principal es que no se puede recuperar. La merma puede suceder por pérdida de humedad o por pérdida de producto; y ambas se refieren a la diferencia de peso real respecto al teórico. De acuerdo a Báez (2003), las mermas

28 ocurren en varias etapas del proceso, como lo son la recepción y almacenaje de materias primas, procesamiento del grano, ensacado y transporte del producto terminado. 17 En lo referente a la recepción y almacenaje, se tiene que al momento de recibir una materia prima en planta se revisa su humedad, de acuerdo a los criterios COVENIN mostrados en la Tabla A.1 y el peso de la carga. Sin embargo, durante el transporte del producto desde los camiones de carga hasta los silos o bodegas, ocurre una reducción en el peso de las materias primas, debido a la pérdida de humedad por transporte, carga y descarga, debido a la fricción entre las bandas transportadoras y el producto, contacto con aire seco, etc. De igual manera, mientras más tiempo estén resguardados los granos antes de su consumo, sufrirán mayores cambios en su humedad debido a las condiciones climáticas, como son exposición a la luz solar, contacto con aire seco, y zonas calientes de los silos y bodegas (las paredes de los contenedores tienen contacto con la luz solar, que los calienta y causa pérdida de humedad en el producto en contacto directo con la pared). Durante el procesamiento del grano, el mismo pierde humedad durante las etapas de molienda, peletizado y enfriamiento, debido a calor generado por el impacto de los martillos contra los granos y el tamiz, la fricción de los rodillos y el dado al momento de compactar las harinas y el aire no saturado que entra en contacto con los pelets. A su vez, el producto pierde humedad durante el transporte del mismo por los transportadores y elevadores (Báez, 2003). En la etapa de ensacado, una vez que culmina el llenado del saco con el producto de la tolva, la mordaza lo libera y el mismo cae en la banda transportadora, y durante este tiempo, la tolva sigue descargando producto, el cual puede dispersarse durante su caída al saco y no caer dentro del mismo. De igual manera, se pierde producto en esta etapa ya que el equipo cuenta con varias partes móviles que están al aire libre y puertas que por lo general no están cerradas, generando fugas de producto. Durante el transporte, también se produce merma, ya que las paletas de madera tienden a presentar astillas y clavos que sobresalen de la superficie, causando rompimiento de los sacos. De igual manera, las uñas del montacargas rompen los sacos, derramando producto durante la carga del alimento en los camiones.

29 18 Existen varias maneras de afrontar este problema. Entre ellos se encuentra el mantenimiento adecuado de los equipos (rodillos, dado, trampas de vapor, peletizadora, transportadores, enfriadora, partes de las maquinarias en su lugar, etc.); llevar documentación detallada sobre el control de merma, lo cual es útil para identificar las etapas de procesamiento donde se genera pérdida de producto; y el manejo de la hidratación en proceso. Esta última se refiere a la adición de agua en el mezclado y vapor de agua durante el acondicionamiento. De acuerdo al manual sobre manejo de la hidratación (Báez, 2003), la hidratación ha demostrado incrementar las toneladas por hora, disminuir la fricción en el dado (y por lo tanto extender su vida útil) y una calidad de pelet mejorada, a la vez que compensa pérdidas asociadas al peletizado, procesamiento y transporte. Es importante destacar que añadir agua en forma de vapor, agua de condensados, soluciones acuosas o cualquier otra forma donde e único propósito sea incrementar el rendimiento del producto (peso) está totalmente prohibido. El control de la humedad en proceso se lleva a cabo en las etapas donde pueda existir ganancia o pérdida de la misma. Los puntos donde se gana humedad son en el mezclador y la cámara de acondicionamiento, ya que en esos puntos se incorpora agua y vapor de agua respectivamente. Las etapas que provocan pérdida de humedad son la molienda, peletizado, enfriamiento y coater; debido a la generación de calor por fricción entre los martillos con los granos y los tamices en el caso de la molienda, fricción de los rodillos y dado durante el peletizado, retiro de humedad en el enfriador por el contacto del producto con aire no saturado y adición de grasa caliente en el coater. Adicionalmente se pierde humedad durante la movilización del producto por elevadores y transportadores (Báez, 2003). 2.3 Mejoramiento del proceso Mejorar un proceso significa identificar oportunidades que permitan hacer el proceso más efectivo, mejorando las debilidades y afianzando las fortalezas del sistema (Deming, 1989). Actualmente, es importante que las empresas se enfoquen en la mejora continua de sus procesos, debido a la alta competitividad del mercado y las crecientes demandas de los clientes en cuanto a la calidad de lo productos que adquieren. Adicionalmente, la competitividad exige que los procesos se lleven a cabo con rapidez y al menor costo de operación, lo que puede ser logrado mediante una planificación adecuada, que conlleve a la disminución de errores y por lo tanto un

30 19 buen proceso de manufactura desde el inicio del proceso. A su vez, mediante la mejora de la calidad de los procesos se evita la pérdida de recursos, o reprocesos, lo que genera un aumento de la productividad y por ende un producto más competitivo en el mercado (Harrington, 1993). Faigenbaum (1998) define el control total de la calidad como un sistema eficaz para integrar los esfuerzos en materia de desarrollo, mantenimiento y mejoramiento de la calidad, realizado por los diferentes grupos de una organización, de modo que sea posible producir bienes a niveles económicos compatibles con las exigencias de los clientes. La mejora de la calidad, tiene como norte obtener resultados en un nivel superior a los alcanzados en situaciones pasadas, y mantener de forma sistemática, consistente y continua la actualización de los procesos. En base a ello, Deming (1989) ideó una metodología clara y precisa, que consta de las siguientes etapas: 1.- Conocimiento íntimo del proceso 2.- Identificación de las características de calidad de esos procesos 3.- Estudio de cada proceso y eliminación de los puntos fallos Mediante la implementación de estos pasos, la empresa se asegura de que todas las fases de procesamiento sean llevadas a cabo de la mejor manera posible, de manera que el producto final reúna todas las características con que fue diseñado. Como ventajas para la implementación de la metodología de Deming en la empresa, se tienen: - Mejoramiento de la calidad del producto - Mejoramiento de métodos de procesamiento, lo que conlleva a ahorro de costos de producción y por tanto mayores ganancias - Estandarización del producto terminado de acuerdo a especificaciones - Incremento del orden y manejo de la planta - Confianza del cliente en la calidad del producto Actualmente, las empresas dedicadas a la elaboración de productos alimenticios se rigen por sistemas HACCP (Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control) para el procesamiento de

31 sus productos, ya que ha demostrado ser una excelente herramienta para desarrollar, verificar y modificar sistemas de producción. 20 HACCP viene de Hazard Analisis of Critical Control Points por sus siglas en inglés, y consta de siente principios, basados en la identificación de riesgos en cada etapa del proceso, desarrollo de controles preventivos y eliminación de los riesgos a niveles aceptables. De igual manera, permite establecer un plan de acción y registro para cada una de esas etapas, donde se describen en detalle las actividades que se deben llevar a cabo para el desempeñar exitosamente las tareas planteadas, garantizando así la calidad del proceso global. La idea del programa es considerar todas las acciones que apuntan a prevenir la ocurrencia de errores en el proceso de producción de alimentos seguros. Aquí surge como predominante la idea de prevención, desde la producción de materias primas, lo cual se relaciona directamente con la implementación de BPM, es decir, Buenas Prácticas de Manufactura (Programa de Calidad de los Alimentos Argentinos, 2008). Las buenas prácticas de manufactura son los requisitos mínimos que debe tener una empresa para proteger a los alimentos de la contaminación durante su proceso de elaboración y almacenamiento. Entre ellos encontramos atención personal, referente al vestuario, higiene, y estado de salud de los trabajadores; atención a las instalaciones, es decir, limpieza y mantenimiento de las mismas, y por último atención con el producto, en la que se cuidan aspectos como control de plagas, buen manejo de desechos sólidos, e inocuidad de materias primas. Los siente principios HACCP son los siguientes (Guía entrenamiento HACCP, Agribrands Purina Venezuela, S.R.L., 2008): 1.- Conducir un análisis de peligros 2.- Identificar puntos críticos de control o puntos de control 3.- Establecer límites críticos y operativos 4.- Registro de los puntos críticos de control o puntos de control 5.- Establecer acciones correctivas en caso de desvío 6.- Establecer procedimientos de verificación 7.- Establecer un sistema de mantenimiento de registros