![](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image002.gif")
Construcción de un prototipo de amasadora e
hiladora semiautomática para queso mozzarella y su valoración
frente a la operación manual.
Construction of a semiautomatic kneader and spinning
prototype for mozzarella cheese and its evaluation against manual operation=
.=
Julio Mauricio Oleas.=
[1], Bayron Manuel Sémper. [2], Manuel Enr=
ique
Almeida. [3], Maritza Lu=
cia
Vaca. [4], Fabián Eduardo Bastidas.=
[5]
Summary &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; DOI: https://doi.org/10.33262/cienciadigital.v3i2.497
The spinning operation seeks to give the mozzarella
cheese certain physical, biochemical characteristics particular to this typ=
e of
product. The present investigation seeks to establish the advantages of the=
use
of a semiautomatic machine for the spinning of mozzarella cheese against ma=
nual
spinning in order to generate a positive impact on the producer especially =
on
the costs of the operation. The prototype of the semiautomatic machine for
spinning was built, then 25 repetitions of the spinning process with the
machine and the same number were made by the manual process. The experiment=
al
results were evaluated by means of the tStentent test
to establish differences in the semiautomatic procedure and the manual with=
a
level of significance of P <0.01. The cost of the construction of the
machine, the storage time, the energy costs and the labor costs, the working
time in the manual handling process are valued. The construction of the
prototype of the spinner looks for the economic resources, the work of the =
human
talent, the estimation of the saving 2.24 dollars in the employment a single
person in the operation in front of the employment of 3 people in the manual
operation generating a saving of the cost of production.
Keywords:
Cheese, yarn, properties, product, machine.
Resumen
Con la operación de hilado se busca dar al queso m=
ozzarella
ciertas características físicas, bioquímicas particula=
res
de este tipo de producto. La presente investigación busca establecer=
ventajas
de la utilizaci&oacu=
te;n de
una m&aacu=
te;quina
semiautomático para el
hilado de queso mozzarella
frente al hilado manual con el fin de generar un impacto positivo en=
el
productor sobre todo en los costos de operación. Se construyó=
el
prototipo de la
máquina semiautomática para el hilado,
luego se realizó 25 repeticiones del proceso de hilado con la
máquina y el mismo número mediante el proceso manual. Los
resultados experimentales fueron evaluados mediante la prueba de t’Student para establecer diferencias entre el
procedimiento semiautomático y el manual con un nivel de significanc=
ia
de P<0.01. Se valoro el costo de la construcción de la
máquina, tiempo de hilado, costos de energía y se contrasto c=
on costos
de mano de obra, tiempo de hilado en el proceso de hilado manual. La
construcción del prototipo de hiladora busca optimizar los recursos
económicos, sobre todo en el empleo del talento humano
estimándose un ahorro 2.24 dólares al emplearse una sola pers=
ona
en la operación frente a al empleo de 3 personas en la operaci&oacut=
e;n
manual generando un ahorro del costo de producción.
Palabras claves: Queso, Hilado, Propiedades, Producto, Máquina.
Introducción
Al
ser el queso mozzarella un elemento culinario muy utilizado en la
gastronomía a nivel mundial como ingrediente en distintas preparacio=
nes
alimenticias, es necesario que ciertas propiedades f&iac=
ute;sicas
como rallabilidad gruesa (=
Shreddability), extensibilidad (
=
Pero
estas propiedades requeridas, muchas veces no se deben únicamente a =
la
composición de la materia prima, o los cultivos iniciadores del proc=
eso,
o a la maduración, sino también a las condiciones de
fabricación del queso (Guinee, 2002).
=
El
queso mozzarella es un tipo de queso de pasta hilada similar al Oaxaca en
México (Guisa, 1999), que como parte de su proceso de fabricaci&oacu=
te;n
recibe un tratamiento térmico mecánico que tiene como objetivo
fundir las proteínas y alinear sus fibras a lo que se le llama el hi=
lado
(Ramírez, 2010d.),
una labor que para un trabajador no es fácil, ya que tiene que el qu=
eso
fundido estirarlo en una hebra larga y plana levantando y bajando durante
largos periodos de tiempo hilos de cuajada soportando temperaturas cercanas=
a
los 70 grados centígrados según (Mendivelso, 2008), para luego construir una madeja=
de
hilo que es la forma característica de presentar el producto, tal co=
mo
propone (De Oca-Flores et al., 2009; Van Hekken y Farkye, 2003).
=
Importancia del probl=
ema
=
El
hilado requiere una gran fortaleza física si es realizado a mano, por
ello que se ha buscado tecnificar la operación con la
construcción de máquinas que posee elementos diseñados
apropiadamente como el gancho que es la parte principal de la máquina
para el hilado (Mendivels=
o,
2008), y que junto a otras partes se puedan conformar máquinas con u=
na
eficiencia y eficacia óptima.
=
Las perspectivas de mejorar el
procesamiento de queso mozzarella con la utilización de maquinaria i=
ndustrial
busca tener un impacto positivo para el productor sobre todo en los costos =
de
operación. La construcción del prototipo semiautomático
para el hilado del queso mozzarella se lo hizo con el apoyo de la empresa
“Riolac” de la ciudad =
de
Riobamba; así como, las pruebas se las realizaron en plantas
procesadoras de queso como son “Lacteos <=
span
class=3DSpellE>Rosu” en Tungurahua y “Lacteos
Rosendo” en Morona Santiago.
Materiales y métodos
=
En el presente trabajo de investigación consta=
de
una etapa de construcción de la máquina semiautomática
para el hilado del queso mozzarella que se realizó
en la empresa “Riolac” ubicada en la ciu=
dad
de Riobamba, otra etapa de prueba del equipo y comparación de los
resultados con el proceso manual de hilado que se realizo
en las fábricas procesadoras de este tipo de queso, como son: “Lácteos =
Rosu”
ubicada en el cantón Píllaro y en la planta de
“Lácteos Rosendo” situada en el cantón Gualaquiza=
. Las
unidades experimentales de cuajada que se utilizaron fueron un total de 50
unidades cada una de 40 kg de masa, 25 unidades se utilizaron con el protot=
ipo
y 25 unidades para el hilado manual dando un total de 2000 kg de queso
mozzarella.
=
Diseñ=
o y construcción
=
En función de la capacidad de procesamiento planteada q=
ue
fue de 40 kg de masa, se procedió a diseñar la máquina
cumpliendo especificaciones técnicas (
=
La máquina constando además como elementos: una =
tina
con capacidad de 60 kg para un trabajo continuo de 40 kg de masa acoplado a=
un
motor de 2 HP con una reducción a 50 rpm, la tina tiene un tubo
recolector de agua para una fácil evacuación de los
líquidos residuales propios del proceso, el hilador consta de un bra=
zo
giratorio a 30 rpm, dispuesto en forma de dos azas circulares bidireccionales y un
control de mandos posicionado al exterior de la máquina y que permit=
e el
control de los motores por separado como se muestra en la Gráfica 1.=
=
Se realizó el proceso de
hilado del queso mozzarella mediante dos procedimientos: uno automát=
ico
mediante la máquina
hiladora semiautomática con un operador y otro manual en el que
intervinieron tres personas.
=
Semiautomático
=
En la hiladora que ti=
ene
una capacidad máxima de 60 kg se ingresaron 40 kg de masa para queso=
y de
la misma forma se añadió agua caliente para facilitar el hila=
do,
con la acción del hilador girando en for=
ma de
dos azas circulares bidireccionales se buscó que la pasta empiece a sufrir una
transformación estructural, pasando de una consistencia granular y
discontinua a una consistencia fibrosa y continua, se contabilizo el tiempo=
en
el que se logró la pasta típica de hiladas evaluando que tenga
una característica excelente en cuanto a fundido y hebra.
=
Manual
=
El procedimiento de
hilado manual que se desarrollo en las empresas=
que
colaboraron con la investigación fue el tradicional en el cual
intervinieron tres operarios, previo al hilado se añade un 12% de sal
como lo menciona Cuenca (2017), mezclándolo con el suero o el agua q=
ue
va a ser utilizado para hilar el queso, la temperatura del agua o del suero=
está
en el rango 65 a 75 °C. Previo al hilado se debe hacer una prueba cogiendo=
una
muestra de cuaja cada 15 minutos y colocándola en el suero por unos
minutos, luego se saca la muestra y se estira, si muestra propiedades de
elasticidad la cuajada esta lista (Gracia
y Ochoa,1987).
=
La cuajada se corta en
tiras de 2 cm de espesor aproximadamente luego se coloca en el suero y se d=
eja
por aproximadamente unos 2 a 15 min dentro del agua para que se ablande, al
cabo de los cuales se retira la cuajada del agua y se amasa, si la cuajada
muestra las características propias del queso mozzarella se saca y s=
e lo
pone en moldes para darle la forma deseada, sino es así, se la vuelv=
e a
introducir en el agua hasta que tenga la consistencia, brillo y se pueda
estirar por varios centímetros.
=
Valoración
de procedimientos
=
Para la evaluaci&oacu=
te;n
de la eficiencia del prototipo semiautomático, así como, para
estimar el tiempo de hilado y el costo de mano de obra, se procedió a
utilizar la cuajada elaborada para este tipo de queso en las mismas
proporciones en los dos procedimiento, los resultados serán contrast=
ados
y evaluados desde un enfoque monetario en el caso de la máquina cons=
umo
y costo de energía, emisiones de ruido, en el caso del procedimiento
manual costo de mano de obra, en los dos procedimientos se valorara el tiem=
po
de producción. Los resultados experimentales se analizaron mediante =
la
prueba t’Student, el mismo que permiti&oa=
cute;
establecer diferencias significativas entre los dos procedimientos.
Resultados y discusión
=
Los resultados experimentales
obtenidos fueron sometidos a un análisis mediante la prueba de t’Student, que permita estable=
cer
las diferencias entre el procedimiento semiautomático y el procedimi=
ento
manual para el hilado del queso mozzarella, con un nivel de significancia de
P<0.01, como se muestra en la Tabla 1.
=
Tiempo
de hilado
(min)
=
Las tres personas
empleadas en el proceso de hilado manual de 40 kg de pasta para queso
mozzarella fue de 24.34±0.32 min, Freire (2017) menciona que en la
empresa El Toril producen de 3517 a 4481 quesos mozzarella de 1 kg por mes =
si
consideramos un valor medio es decir 4026 quesos por mes, se establece ento=
nces
un tiempo de 16.77 para producir 40 kg de queso estableciéndose una
diferencia de alrededor de 8 min, por lo que sería necesario un
análisis de las condiciones bajo las cuales se desarrollaron los
procesos en cada lugar, en tanto que, en el proceso de hilado utilizando el
prototipo semiautomático y operado por una persona requirió d=
e un
tiempo de 12.21±0.41 min como se observa en la Gráfico 2., es=
tableciéndose
entre el procesos autimatizado y el manual unos
valores con diferencias altamente significativas de acuerdo con la prueba d=
e t’Student (P<0.01), demostrándose que
existen una gran diferencia entre el trabajo de las 3 personas en el proceso
manual y el ciclo de operación de la máquina, de ahí q=
ue
se concuerde con lo señalado por Rincón (2005), quien indica =
que
la calidad de los productos y los tiempos de proceso y entrega se han
convertido en los aspectos más importantes a tener en cuenta a la ho=
ra
de analizar un proceso o modificarlo.
=
Costo
mano de obra del hilado en dólares/40 kg
=
Dentro de los costos =
de
producción necesarios para la transformación de la materia pr=
ima
esta la mano de obra como lo menciona Uribe (2011) y siendo para muchas
empresas el costo de mano de obra el de más
relevancia
sin duda deben ser considerados y analizados al momento de la
planificación y proyección de utilidades de una empresa.
=
Mediante Acuerdo
ministerial 256 publicado en el Registro Oficial (2015), el sueldo
básico unificado para el año 2015 fue de 354 dólares
mensuales, por lo que, para el hilado manual de 40 kg donde se emplearon 3
personas tiene un costo de mano de obra de 2.69+0.04 dólares.=
En
tanto que en el hilado utilizando el prototipo se empleó una sola
persona lo que tendría un costo de 0.45+0.1 dólares co=
mo
se observa en la Gráfica 3.
=
Las diferencias son
altamente significativas (P<0.01) existiendo por tanto un ahorro
económico de alrededor de los 2.24+0.04 dólares, siendo
una diferencia importante considerando que es por cada 40 kg de masa de que=
so,
lo que justificaría plenamente la adquisición de una má=
;quina
hiladora para la elaboración de queso fundido como es la mozzarella.=
=
Consumo de energ&iacu=
te;a
(Kw) en 40 kg
=
El análisis
del consumo de energía está estrechamente ligado con la
valoración de la eficiencia del motor en donde se establece la
relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada, se
consideró el valor de potencia que registra el motor utilizado que e=
s de
2 HP y se estableció el consumo por hora en un valor de 2.25 kW rela=
cionando
con el tiempo determinándose un consumo promedio de 0.46+<=
/u>0.02
kW, observándose una sola lectura fuera del rango como se muestra en=
la
Gráfica 5.
=
Considerando lo dispu=
esto
en la International Electrotech=
nical
Commission (IEC) descritos en el protocolo IEC =
60034-30,
usada para todo tipo de industria en cuanto a la valoración de la
eficiencia de motores, al obtenerse una eficiencia del 74% y comparando con=
la
establecida por el fabricante, al ser muy próximas podríamos
mencionar que el motor de acuerdo con la norma es uno de tipo estánd=
ar.
=
Todos
los elementos necesarios para el funcionamiento de la máquina hilado=
ra
descritos en la Tabla 2, fueron seleccionados bajo el criterio de desarroll=
ar
una máquina fiable y de buen rendimiento, considerando además=
que
como su empleabilidad es el campo alimentario fue importante considerar
elementos que limiten la contaminación microbiana, así como
favorezcan a la limpieza, desinfección y mantenimiento de la
máquina (
=
Discusión
=
El ahorro de tiempo
estimado para hilar el queso mozzarella con el prototipo seria de
aproximadamente 12.13±0.50 min por cada proceso de hilado (40 kg por
parada). lo que representa un ahorro considerable de tiempo y se compara co=
n el
tiempo que los lleva a los tres operarios realizar el proceso manual de hil=
ado,
por lo que el empleo del prototipo semiautomático para el hilado del
queso proporciona mayores beneficios al productor quesero sin disminuir la
calidad del producto terminado.
=
Con el tiempo estimado
por Freire (2017), el costo de mano de obra sería de 1.85 dól=
ares
estableciéndose una diferencia de 1.41 dólares respecto a la =
mano
de obra empleada en la operación del prototipo, lo que aun ser&iacut=
e;a
un ahorro representativo y se traduciría en una mayor rentabilidad p=
ara
el productor.
=
Según la ARCOTEL (2016), el costo de la
energía para el sector industrial en horario diferenciado de 7h00 ha=
sta
22h00 tiene un valor de 0.090 USD/
=
En la construcci&oacu=
te;n
y puesta en marcha de la máquina se establece un costo de 5580
dólares, que incluye el costo de los elementos que conforman la
máquina y los costos de mano de obra, existe en el mercado este tipo=
de
máquinas con un sin número de características lo mismo=
que
hace que su costo sea variable alrededor de los 10000 dólares,
considerándose por tanto que el costo del equipo es recuperable ya q=
ue
en variables como mano de obra y costo de energía hay un ahorro.
=
Gráfica
1. Prototipo semiautomá=
tico
para el hilado del queso mozzarella.
![](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image004.jpg")
Fuente: Autores, Ecuador, 2016
Tabla 1.
|
PARAMETRO |
MEDIA |
D.ESTAN |
RANGO |
E.ESTÁND |
C.V(%) |
|
TIEMPO DE HILADO (min) |
|||||
|
Manual |
24.34 ± |
0.32 |
1.76 |
0.065 |
1.33 |
|
Prototipo |
12.21 ± |
0.41 |
2.12 |
0.082 |
3.34 |
|
Ahorro de tiempo |
12.13 ± |
0.5 |
2.54 |
0.099 |
4.1 |
|
Prueba de t´Student &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
TCAL =3D 122.09 &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
PROB.=3D2.40e-35(**) |
|||||
|
COSTO MANO DE OBRA DE HILADO EN DOLARES/40 kg |
|||||
|
Manual (3 personas) |
2.69 &p=
lusmn; |
0.04 |
0.2 |
0.007 |
1.33 |
|
Prototipo (1 persona) |
0.45 &p=
lusmn; |
0.01 |
0.08 |
0.003 |
3.32 |
|
Ahorro mano de obra |
2.24 &p=
lusmn; |
0.04 |
0.19 |
0.007 |
1.67 |
|
Prueba de t´Student |
|||||
|
CARACTERISTICAS PROTOTIPO |
|
|
|
|
|
|
Emision de ruidos . dB |
75.32 ± |
1.11 |
5 |
0.222 |
1.47 |
|
Consumo de energia. Kw en 40 kg |
0.46 &p=
lusmn; |
0.02 |
0.08 |
0.003 |
3.32 |
|
Costo consumo energia dolares en 40 kg |
0.042 ± |
0.001 |
0.007 |
0.0003 |
3.41 |
|
D.Estand.:Desviación
estándar; E.Estánd.:Error estándar; C.V.(%): Coefici=
ente
de variación en
porcentaje; (**): Existen diferencias altamente significativas (
P˂ 0.01) en las comparaciones del manual con el prototipo |
=
=
Fuente: Autores, Ecuador, 2016
=
=
=
Gráfico 2. Tiempo requerido (mi=
n)
para hilar 40 kg de masa de queso mozzarella de forma manual y con el proto=
tipo
semiautomático.
![](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image006.gif")
Fuente: Autores, Ecuador, 2016
Gráfico
3. Costo de la mano de obra
(dólares), para hilar 40 kg de masa de queso mozzarella de forma man=
ual
y con el prototipo semiautomático.
![](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image008.gif")
Fuente: Autores, Ecuador, 2016
Gráfico 5. Consumo de
energía (kw). del prototipo
semiautomático para el hilado 40 kg de masa de queso mozzarella.
![](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image010.gif")
Fuente: Autores, Ecuador, 2016
Tabla 2. Costos (dólar=
es)
de la construcción del prototipo semiautomático para el hilad=
o de
queso mozzarella.
|
De=
talles |
Pr=
ecio
unidad |
Ca=
ntidad |
Su=
btotal |
|
|
Motores con reductores de velocidad |
850 |
2 |
1700 |
|
|
Estructuras rectangulares de acero inoxidable AISI 304<= o:p> |
450 |
2 |
900 |
|
|
Planchas de acero inoxidable AISI 304 |
500 |
2 |
1000 |
|
|
Ejes. piñones y pernos de acero inoxidable |
|
<=
/span>
|
200 |
|
|
Cadena |
80 |
1 |
80 |
|
|
Soportes de caucho |
10 |
20 |
200 |
|
|
Panel y sistema eléctrico |
500 |
1 |
500 |
|
|
Mano de obra |
- |
- |
1000 |
|
|
Costo total. dólares |
5580 |
|||
=
Fuente: Autores, Ecuador, 2016
Conclusión
·
En la presente
investigación se valoro la
operación del hilado dentro del proceso de queso mozzarella en forma
manual y semi automatizada en cuanto a tiempos y costo de producción
para establecer cual de ellas brinda una mayor
rentabilidad al producto de este tipo de queso.
·
Se concluye que el hi=
lado
mediante del empleo de la máquina hiladora para el procesamiento de =
masa
de queso mozzarella nos generara un ahorro en el costo de mano de obra al
requerirse de solo una persona como operario de la
máquina, frente al empleo de tres personas en la operación
manual.
·
Con base en los
resultados se pueden mejorar los costos de producci
·
La inversión h=
echa
en la construcción de la maquina hiladora puede ser fácilmente
recuperada gracias a las diferencias en costos de mano de obra, tiempo de
procesamiento y empleo de energía=
.
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=
![3Deditorial1.png](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image012.jpg")
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Oleas. J., M=
anuel
B., Almeida M., Vaca. M. & Bastidas F., Construcción de un prototipo de amasadora e hiladora semiauto=
mática
para queso mozzarella y su valoración frente a la operación
manual., Revista
electrónica Ciencia Digital 3(2), 795-809.
Recuperado desde: http://cienciadigital.org/revistacienciadigital2=
/index.php/CienciaDigital/article/view/498/1208
![3Deditorial1.png](3D"53JulioMauricioOleas_archivos/image013.jpg")
El artículo que se pub=
lica
es de exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan=
el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El artículo qu=
eda
en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o
total en otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista
Ciencia Digital.
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