142015910 proceso-de-papas-fritas

1. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACION
LABORATORIO DE AUTOMATIZACION I



PROYECTO

TEMA:

PROCESO DE PAPAS FRITAS.

NOMBRE:

CARLOS ANDRES RIVERA JARA


PROFESOR:


ING MANZUR HANNA FUAD ALBERTO


2010-2011

2. PROCESADORA DE PAPAS FRITAS.
1. INTRODUCCIÓN.
En décadas pasadas, la gente ha gastado una gran cantidad de dinero y energía investigando
varios métodos de procesamiento de alimentos. Los resultados de ésta investigación ha
mostrado que el procesamiento de alimentos no sólo envuelve la calidad de las materias primas,
los procesos de manufactura, el empaque, el cambio químico que puede ocurrir durante su
almacenamiento, y las preferencias del consumidor, sino también la maquinaria y equipo
utilizados en su procesamiento. El uso de maquinaria automatizada es preferible que otros tipos
de máquinas porque es más higiénico e incrementa la producción de cualquier planta
procesadora de alimentos.
Los equipos para este proceso fueron adaptados de utensilios de cocina: las papas fueron
frecuentemente peladas a mano, luego cortadas en rodajas en una cortadora de carne antes de
empezar a freírlos en una canasta de alambre inmerso en un recipiente abierto de aceite caliente.
Estas operaciones con un alto contenido de trabajos manuales son obviamente inapropiadas para
grandes volúmenes de producción y han sido reemplazados por equipos automáticos y
principalmente continuos.

3. OBJETIVOS

 Comprender el funcionamiento del proceso de hacer papas fritas.


 Crear un programa que controle el proceso de elaboración de papas fritas a través de la
herramienta de programación de proficy Machine Edition.

 Utilizar los conocimientos que se adquirieron en las clases de automatización 1 para
llevar a cabo el proyecto.

 Reconocer el tipo de sensores que participan en el proceso de elaboración de papas
fritas.

 Investigar y obtener el conocimiento que son necesario para realizar este proceso que
anteriormente era 20% semi -automático y tratar de automatizarlo a un 100%.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO.
Almacenamiento de materia prima

Este paso es muy importante ya que se seleccionan las papas con contenido de azúcar bajos o se
los almacena a una temperatura que produzca la minimización de estas sustancias.

Cargado en la tolva

Se llena una tolva de papas de capacidad de 2.5 toneladas que luego van a ser lavadas.

Lavado.

Primero, las papas son completamente lavadas, no sólo por razones higiénicas, sino también
para prevenir la suciedad o los granitos de arena.

Pelado.

Se realiza un lavado por medio de una cuba giratoria que por medio de friccion de varios
rodillos que realiza el pelado
Las ventajas de los peladores por fricción son que ellos son sencillos, sólidos, y de bajo costo.

Separador

Después de peladas, las papas pequeñas son separadas de las grandes por medio de unas
rendijas hechas solo para el paso de las pequeñas.

Cortado o rebanado.
Las papas peladas son cortadas en rodajas o rebanadas de 1/15 a 1/25 pulgadas por una
rebanadora rotativa. (Se obtiene una media de 36 patatas por cada patata, cada rodaja se corta a
1,5 milímetros de grosor como medida estándar, aunque esto puede variar graduando la
máquina para el corte, dependiendo de las necesidades de la industria)
Lavado
Debido a la gran velocidad de la corriente de agua, la patata se lanza por la cuchilla. Gracias a
esta alta velocidad (aproximadamente 100 kilómetros por hora) se puede conseguir cualquier
forma que se desee.
Secado
Luego de que se lavan las patatas en agua fría durante un minuto y posteriormente pasan por
un túnel de secado para eliminar el exceso de agua.
Fritura.
Este equipo incluye freidoras calentadas por tuberías de inmersión de gas así como de unidades
suministradas por cambiadores de calor externo. Hay un sistema transportador especial que
empuja cualquier rebanada flotante debajo de la superficie del aceite y disminuye su avance
hasta que ellos reciban suficiente tratamiento de calor.

5. SE frieran las patatas a una temperatura de 175º C . Al freír las patatas a altas temperaturas,
superando los 175º centígrados, se calientan tan deprisa que no tienen tiempo de absorber
humedad y así ofrecen una textura crujiente de grano fino. Esto dura 3 minutos en la freidora lo
cual garantiza que las papas salgan crujiente a un punto agradable al paladar.
Transportador de enfriamiento
Una vez fritas es necesario escurrir las rodajas de patatas, proceso que se realiza durante su
transporte a través de una cinta de rejilla larga.
Maquina Eliminadora de papas quemas.
En este proceso se encarga una maquina la cual tienes un software encargado de detectar por
medio de sensores lo cual para captar la imagen en color se necesitan varios sistemas de filtros
de color en el sensor de imagen.
Luego de captar la papa quemada este se encarga se succionarla la papa defectuosa.
Máquina rociador de condimentos.
Esta máquina seguidamente le incorpora la sal.

De nuevo se somete a las patatas a un proceso de selección que eliminará aquellos chips que
presenten manchas y que no resulten agradables a la vista del consumidor. Las patatas
seleccionadas pasarán por una última fase antes de ser pesadas empaquetadas y distribuidas, en
esta fase se le añaden los aromas y condimentos que permiten ofrecer patatas al jamón, a la
barbacoa, a la pimienta, con orégano, etc.

6. DETALLES DEL FUNCIONAMIENTO DEL PROCESO
MANUAL DE USUARIO.
El operario antes de dar marcha primero debe de tener todos los tanques llenos, tales que son el
de agua los cuales son dos: uno para el lavado de las papas y otro para el lavado de las papas
después de ser cortadas.
Debe de verificar que la freidora tenga aceite y que el tanque de saborizante este lleno, que en
nuestro caso es el tanque de la sal.
Dado que si no se cumple estas condiciones no se podrá dar marcha por que son requisitos para
empezar a producir papa fritas.
Luego de verificar lo antes mencionado se podrá dar marcha con el pulsador (%I1) y en caso de
emergencia para querer parar la producción contamos con (%I2)
Tanque de papas (Tolva)
El tanque de papas de dos toneladas y medias tiene sensores de nivel (sensor capacitivo para
sólidos) este nos indicara tres niveles que por medio de la Analógica en el proficy Machine
Edition se la simulo, este nos va a indicar un nivel lleno con (%Q1) un nivel medio (%Q2) y un
bajo con (%Q3), la tolva debe de estar llena para comenzar el proceso de abrir su compuerta.
Esta valido para que si el usuario si quiere comenzar el proceso con el nivel de papas medio,
una compuerta manual (%I6).
La compuesta se abrirá solo cuando se valida lo siguientes:
 El nivel de los dos tanques de agua estén en alto esto nos lo indica los dos sensores
capacitivos de los respectivos tanques se representa esto con el encendido de (%Q33).
 El nivel de Aceite sea el adecuado esto nos lo indica el sensor de nivel óptico tienen
capacidad para actuar en líquidos que se encuentran a altas temperaturas.(%I3).
 Al cumplirse que los tanques de agua estén llenos y el de aceite también, se manda a
indicar por medio de una (%Q9).
 El nivel de temperatura del Aceite debe de esta entre 175 grados centígrados y 190
grados centígrados esto nos lo indica (%Q5).
 Luego de detectar si el nivel de la tolva esta en alto se manda a prender todas las
maquinas transportadoras de la ultima hasta la primera.
Después de suceder todo esto se abrirá la compuerta de la tolva la cual se visualiza con (%Q4).
Lavadora
 Después de abrir la compuerta caen las papas en una banda transportadora de rejillas
(%Q11). Para que caiga la tierra de ellas, luego se activa un sensor Fotoeléctricos
colocado a la mitad de la banda transportadora 1, este sensor va a indicar que hay papas
en la banda y por ende manda encender la máquina de lavado (Motor que hace girar una
cuba grade con cepillos) (%Q23) Y la válvula 1 (%Q22).

7. Reservorio de Agua 1
Este está compuesto por sensores capacitivos de nivel el cual nos indica si está lleno o medio o
vacio que es un nivel crítico, la %I26 (On=lleno Off=medio) y la %I32 ( On= nivel crítico
bajo).
Cuando percibe el nivel medio manda a encender una bomba %Q38 la cual va a suministrar el
tanque de Agua1
Peladora de Papas
Las papas que pasan por la banda transportadora 2 %Q12 lleva a la cortadora ,en medio de ella
se encuentra un sensor Fotoeléctricos que indica que si hay papas para cortar %I8, cuando este
indica que hay papas próxima a la peladora manda a encender la peladora %Q25.
En el caso que el sensor deje de percibir papas se activara unos 4 minutos de espera si es que
detecta papas caso contrario se apagara.
Separadora de papas
Pasa anteriormente por la banda transportadora 3 %Q13 la cual une la salida de la
peladora con la entrada de la separadora.
Esta máquina hace que las papas pequeñas caigan y no sean utilizadas para este proceso,
por medio de unas hendiduras y barras inclinas que empujan las papas grandes.
Las papas que caen se las utiliza para el proceso de papas cortadas listas para freírlas
cuando las compre el usuario.
El encendido de esta máquina está condicionado si es que las bandas trasportadoras
siguientes todas están encendidas, entonces se prendera la Separadora %Q27 , esto
indica que el motor de dicha maquina esta activo.
Cortadora
Después de la separadora las papas pasan por la banda transportadora4 %Q14 y luego a la
banda transportadora 5 %Q15 la cual es una en forma de espiral con pequeñas cavidades exactas
para las papas promedio elegidas por el separador esta banda transportadora es lenta dado que
vas a caer poco a poco las papas en la cortadora %Q29, la cortadora es graduada para hacer un
corte 1/15 de pulgada.
Para realizar el corte de las papas se encuentra presente un sensor Fotoeléctricos en la banda
transportadora 5 %Q15 que al estar presente las papas subiendo se encenderá la cortadora .
En caso de no percibir papas se espera 4 minutos antes de que se apague la cortadora.
Baño de las papas cortadas
Esta se enciende simultáneamente con la cortadora dado que el cortado es inmediato y caen en
un canal de agua donde se lavan las papas cortadas

8. El encendido del baño se lo conoce con la apertura de la válvula 2 %Q35, pero debe de
estar el Reservorio de agua en un nivel alto o medio, no critico dado que se cierra la
válvula y la maquina cortadora y por ende todo de ahí en adelante.
Reservorio de Agua 2
Este es un tanque de agua el cual tiene sensores capacitivo de nivel el cual nos índica si está
lleno o medio o vacio que es un nivel crítico, la %I27 (On=lleno Off=medio) y la %I33 ( On=
nivel crítico bajo). Cuando percibe el nivel crítico manda a una alarma %Q41
Cuando percibe el nivel medio manda a encender una bomba %Q28 la cual va a suministrar el
tanque de Agua1
Escurrido
Este proceso se realiza cuando está pasando por la banda transportadora 6 %Q16 dado que la
maquina está colocado encima de ella con una secado que ocupa la mitad de ella, para el
encendido del escurrido %Q44 se coloco un sensor Fotoeléctricos %I10 a la entrada de la banda
transportadora 6 la cual indica que si hay papas próximo a la máquina de Escurrido.
Freidora
La freidora es la primera en encenderse y la ultima en apagarse, la condición de encenderse es
que el tanque de Aceite este lleno %I3 lo cual después de la marcha se encienden las calderas 1
y 2 %Q51 y %Q52, estas calientan el aceite el nivel de temperatura se lo manipula por medio
de sensores de nivel resistivos que censa si esta baja la temperatura o en alta temperatura , nos
indica si la temperatura es adecuada con la salida %Q5, en caso de bajar la temperatura se
enciende una caldera auxiliar %Q8 y en caso de subir se apaga una caldera.
Al encender la freidora se enciende un motor giratorio %Q42 el cuan hace circular el aceite de
un extremo al otro, también se encenderá una banda transportadora de la freidora pero esta se
encendió secuencialmente en conjunto con las demás banda.
La freidora consta con un filtrado automatizado del aceite pero dado que el aceite no se puede
filtrar mucho y su tiempo de uso es limitado se añadió una %I11 la cual hace poner en pausa
todo lo anterior a la freidora para hacer el cambio de aceite, este proceso no se hace mucho dado
que el filtrado de dicho aceite puede durar en la jornada de trabajo del día.
Maquina Eliminadora de papas quemas.
Este proceso se encuentra fijado en la banda transportadora 7 %Q17
En este proceso se encarga una maquina la cual tienes un software encargado de detectar por
medio de sensores %I12 lo cual para captar la imagen en color se necesitan varios sistemas de
filtros de color en el sensor de imagen.
Luego de captar la papa quemada este se encarga se succionarla la papa defectuosa por medio
de motor Aspiradora, esto se indica por medio de %Q48

9. Ionización
Este se coloca encima de la ultima banda transportadora 8 %Q18, antes de la máquina de
ionización se encuentra un sensor Fotoeléctricos %I18 el cual indica cerca de la maquina si hay
papas la cual indica que se abra la válvula en conjunto con el motor vibrador %Q50 que esparce
las sal cuando las papas pasen
El tanque de ionización tiene sensores capacitos en cual indica en qué nivel esta, su si esta en
alto %I4 (On= alto, Off= medio) y %I38 (On= nivel bajo critico).
Apagado
Si los todos los sensores de papas están en off y si el nivel de papas de la tolva es vacio
o bajo en nuestro caso se apagara todo el proceso.
Protecciones
Todos los equipos tienes protección, sus térmicos respectivamente.

10. INFORMACIÓN GENERAL DEL PROCESO.
DIAGRAMA DE FLUJO.

11. DIAGRAMA DEL PLC


P





L





C
Encendido
Paro
%I1
%I2
%I3
%I4
%I5
%I6
%I7
%I8
%I9
%I10
%I11
%I12
%I13
%I14















Saborizante ionización
Aceite tank
Compuerta Manual
Cambio gas
Sensor_Lava_papas
Sensor_pelapapa
Sensor _ cortadora
Sensor_Escurrido
Cambio_de_Aceite
Sensor_Quemadas
Sensor_ionizacion
Ol_Transp 1
%Q1
%Q2
%Q3
%Q4
%Q5
%Q6
%Q7
%Q8
%Q9
%Q10
%Q11
%Q12
%Q13
%Q14
%Q15
LLENO
MEDIO
BAJO
COMPUERTA_
TOLVA
TEMPERATURA_OK
PROCESO_BIEN
MAQUINA_SIN_
PAPAS
CALDER_AUXILIAR
CONDICION_TANQ
_LLENOS
OK_BAN_TRANS
TRANS1
TRANS2
TRANS3
TRANS4
TRANS5

12. P L C
%I15
%I16
%I17
%I18
%I19
%I20
%I21
%I22
%I23
%I24
%I26
%I27
%I28
%I29















%Q16
%Q17
%Q18
%Q19
%Q20
%Q21
%Q22
%Q25
%Q26
%Q27
%Q28
%Q29
%Q30
%Q31
%Q32
TRANS6
TRANS7
TRANS8
Ol_Transp2
Ol_Transp3
Ol_Transp4
Ol_Transp5
Ol_Transp6
Ol_Transp7
Ol_Transp8
Proteccion
_lavadora
Proteccion
_Peladora
Proteccion_
Separadora
Sensor_lleno
_vacio
Sensor_lleno
vacio_tanq2
Proteccion
_cortadora
Alarma_saborizante
Tank_saborizante
Saborizante_lleno
Valvula1
Peladora_On
Alarma_sensor
Peladora
Separador_ON
Bomba_Agua_
papasCortadas
On_Cortadora
Alarma_Cortadora
TanqueAgua1
TanqueAgua2
OL_Proteccion
_Bomba2

13. P L C
%I30
%I31
%I32
%I33
%I34
%I35
%I36
%I37
%I38















%Q33
%Q35
%Q37
%Q38
%Q39
%Q40
%Q41
%Q42
%Q43
%Q44
%Q45
%Q46
%Q47
%Q48
%Q49
Tanques_llenos
_Agua
Valvula2_Agua
Alarma_Tanq1
Ol_Proteccion
_Bomba1
Ol_Proteccion
_escurrido
Nivel_critico
_tank1
Nivel_Critico_
Saborizante
Bomba1
On_Peladora_
Motor
Nivel_critico
_tank2
Ol_Proteccion_
Motor_freidora
OL_Proteccion
_Trans_freidora
Ol_Proteccion_
Motor_ionizacion
Ol_Proteccion_
Motor_Aspirador
Alarma_Tanque2
AlarmaTanque_1
_Critico
Alarma_Nivel
_Critico_2
Trans_Freidora
Escurrido
Alarma_Sensor
_escurrido
Cambio_de_Aceite
On_Separadora
Motor_Succionar
_quemadas
Alarma_Critico_
Saborizante
%A19
%A18

14. P L C




%Q50
%Q51
%Q52
%Q55
Motor_ionizacion
Caldera1
Caldera2
Papas_en
_Trans_io
nizacion

15. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA.
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.
Una planta equipada con la maquinaria y equipo descrita anteriormente, operando un turno de
ocho horas diarias, 25 días al mes, podría ser capaz de producir
2000 Kg de papas fritas por día.
MATERIAS PRIMAS.
Sal
Papas.
Curry.(si desea papa con sabor)
Agua.
Aceite vegetal.
Especias.
REQUERIMIENTO DE MANO DE OBR A.
CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO. N° DE PERSONAS.
Lavado. 1
Recorte. 1
Rebanado. 1
Fritura. 1
TOTAL. 4
3.4 MAQUINARIA Y EQUIPO.
ITEMS. N° DE MÁQUINAS. POTENCIA.
Tanque lavador. 1
Máquina lavadora. 1 1 HP
Pelador. 1 ½ HP
Mesa de recorte. 1
Rebanadora. 1 550 W

16. Transportador de lavado. 1 3 1/10 HP
Freidora. 1 1 ½ HP
Transporte y enfriamiento. 1 1 HP + 4 W
Rociador de condimentos. 1 ½ HP
LOCALIZACIÓN.
La planta procesadora de papas fritas, puede ser localizada en un lugar con suministros
abundantes de papa de calidad y donde haya una gran disponibilidad de transporte.
GASTOS GENERALES DE PLANTA.
Potencia eléctrica: 15 Kw.
Consumo de agua: 2,000 litros por hora.
Aceite fresco: 160 litros por día.
3.7 AREA DE TERRENO Y EDIFICIO.
Area total de la planta: 25m (largo) x 15m (ancho)
Área de la línea de producción: 300 m2.
3.8 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA.

1. Almacén de materias primas.
2. Tanque lavador.
3. Máquina lavadora.
4. Pelado.

17. 5. Recorte.
6. Transportador de lavado.
7. Freidora.
8. Transportador de enfriamiento.
9. Rociador de sazonado.
10. Empaque.
11. Almacén de papas fritas.
Diagrama del procedimiento.
1. Selección de Papas.

2. Lavado

18. 3. Pelado.

4. Separacion de papas pequeñas.

5. Banda trasportadora a Cortadora.

19. 6. Cortado.

20. 7. Lavado de las patatas cortadas.

8. Escurrido.

9. freírlas.

21. 10. separación de las papas quemadas y muy pequeñas (Manual)


11. Ionizado.

22. CONCLUCIONES
 Se utilizaron varias herramientas de programación del PLC para el proceso de
elaboración de papas fritas, cuales son: temporizadores, contadores, manejo de
entradas; que en generan fueron los sensores, y el control de las salidas que son
las bobinas que representa: motores de trasportadoras, válvulas, bombas de agua,
y las alarmas.
 Se logro de una forma general entender cómo se controlan los procesos de freír
papas en la industria a través del PLC.
 Es necesario el uso de las protecciones en todas las etapas ya que estas
protecciones evitan la destrucción total de los equipos, así se evita pérdidas
materiales que involucra a la economía de la empresa.
 Se usaron diferentes tipos de sensores como los capacitivos para los niveles de
los tanques, los fotoeléctricos para detectar la presencia de papas antes y después
del corte dado que estos son más sensible a la detección de objetos pequeños y
grandes, el sensor resistivo para detectar la temperatura del Aceiten dado que
se utilizo este por su gran aguante, y el sensor óptico el cual indica el nivel de
aceite por su gran manejo de altas temperaturas se eligió este.
 La programación del PLC, requirió realizar de diagramas denominados:
diagramas de tiempo, en los cuales se describen de manera fácil y sencilla
cuándo y por cuánto tiempo estará activados o desactivados los diferentes
elementos de trabajo.
 Para concluir podemos decir que el proyecto escogido tiene mucho retos tanto
de diseño como económico, pero sabemos que cualquier proyecto siempre es así,
y que con el paso del tiempo se volverá más común y barato, y que las partes
redituables fue que nos hace comprender mejor la manera en cómo se lleva a
cabo una automatización, ya que no siempre se requiere conseguir los
dispositivos necesarios para ello, sino diseñar un nuevo proceso en base al
anterior y de ahí observar que es lo que se requiere para que se pueda actualizar
el proceso y hacerlo autónomo.

23. RECOMENDACIONES:
 El tipo de papas a utilizar como materia prima es vital, seleccionar papas con
bajo nivel de contenido de agua, como las tipo Bintje, u holandesas de cascara
fina. Aprenderá en la práctica, solo al corte reconocer.
 Atender al lavado y cepillado en 65/80 rpm, atendiendo al tipo de papas y su
estado de almacenaje anterior.

Ya existen algunos mercados, que prefieren las papas fritas con cascaras,
(cascara fina) en este caso el lavado y sanitado debe ser redoblado.

Es de suma importancia sacar y descartar cualquier papa con síntomas o señales
de contaminación o no aptar al proceso, recordar que el fuerte de la propuesta es
papas fritas naturales.
 también es necesario notar, que la papa no se puede exponer al ambiente, una
vez pelada debe ser colocada en baldes o bandejas con agua, hasta fritar.
 aquí es aprovechable, poner una solución de limón como conservante natural
(acido cítrico), al 2,5 %. Antes del fritado, aumenta la vida en góndolas.
 En las pequeñas fabricas se estila la aplicación de una solución de sal al 1.0 %
el que también actúa como preservante y en reposo ayuda a liberar agua.
 se adiciona una solución de azúcar al 0.5% para conservar, acentúa el color
dorado y su textura crocante. Pero, para esto ultimo, es necesario testar la papa,
que debido a sus azucares reductores ya contenidos en la papa, pueden redundar
y hacer que la papa se queme, Es ahí donde reside la mano, los secretos y la
tecnología propia del micro industrial.
 Cortadas las papas son lavadas en agua corriente para la retirada del exceso de
almidón en su superficie provocada por el corte, pero junto con eso se evita que
ellas se peguen al ser fritadas.
 Para evitar que la papa se ennegrezca por la fritura, lo que ocurre con algunas
variedades, que contiene sus azucares reductores altos, se realiza un tratamiento
antioxidante a base de meta bisulfito de sodio con una solución al 02% de
preferencia a una temperatura de 60/70ºC. durante un periodo de 45-60
segundos.
 La temperatura de fritado de las papas es del orden de los 180ºC. lo cual se
recomienda no ultrapasar los 195ºC sobre el riesgo de quemar las papas.
 El tiempo de fritura es en promedio 2.5/3.0 minutos variando conforme la
espesura del corte y el tipo de papas utilizado. Haga siempre un teste de fritura
 La fritura de la papa es realizado con aceites hidrogenados, NO usar aceites
líquidos, de preferencia de soja y algodón, los cuales ya contienen sus propios
antioxidantes que minimizaran sus efectos para la conservación en góndolas.