Aüngeles-MartAnez-Liliana

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INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: 
 
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN 
 
 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA 
 
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA ELABORACIÓN DE 
JUGO DE TUNA” 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
 
INGENIERO BIOTECNÓLOGO 
PRESENTAN 
ÁNGELES MARTÍNEZ LILIANA 
REYES MORÁN ESTHER DE LA LUZ 
DÍAZ LÓPEZ CARLOS IGNACIO 
 
México, D. F. 26 de mayo de 2005 
DIRECTOR INTERNO: M. en C. CARLOS OROZCO ÁLVAREZ 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
 
 
 
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................1 
 
 
 
 
 
2. ANTECEDENTES ..............................................................................................................3 
 
 
 
 
 
3. HIPÓTESIS .........................................................................................................................7 
 
 
 
 
 
4. OBJETIVO GENERAL ............................... ........................................................................8 
 
 
 
 
 
5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................... ....................................................................8 
 
 
 
 
 
6. JUSTIFICACIÓN .................................. ..............................................................................8 
 
 
 
 
 
 
 
7. METODOLOGÍA .................................... ............................................................................ 9 
 
 
 
7.1 ESTUDIO DE MERCADO..................................................................................... 9 
 
 
 
7.1.1 OFERTA DE LA TUNA A ESCALA MUNDIAL........... .......................... 9 
 
 
 
7.1.2 EL MERCADO DE LA TUNA EN MÉXICO……… .............................. 12 
 
 
 
7.1.2.1OFERTA………………………………….................................. 13 
 
Época de producción………………….................................... 15 
 
 
7.1.2.2 DEMANDA………………………………………..................... .. 15 
 
 
7.1.2.3 PRECIOS………………………….. ........................................ 15 
 
 
 
7.1.3 EXPORTACIÓN DE LA TUNA MEXICANA.............. .......................... 20 
 
 
 
7.2 ESTUDIO TÉCNICO…….................................................................................... 22 
 
 
 
7.2.1 SÍNTESIS DEL PROCESO ..................................................................22 
 
Revisión bibliográfica sobre la producción de jugos ..........................22 
 
Análisis y síntesis de producción de jugo de tuna .............................23 
 
Diagrama de bloques del proceso .....................................................24 
 
Descripción preliminar del proceso ....................................................25 
 
 
 
7.2.2 CORRIDAS EXPERIMENTALES A NIVEL SEMIPILOTO: 
 
RENDIMIENTOS Y CONDICIONES DE OPERACIÓN .............................. 26 
 
 
 
 
7.2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO ............... ............................ 30 
 
Elaboración del diagrama de flujo de proceso .................................. 31 
 
Descripción detallada del proceso .................................................... 32 
 
Balance de materia (memoria de cálculo) ........................................ 34 
 
Dimensionamiento del equipo de proceso ........................................ 35 
 
Lista de equipo de proceso (nomenclatura / características básicas / 
costo) ............................................................................................... 61 
 
Hojas de datos del equipo ................................................................ 63 
 
 
 
 
7.2.4 ARREGLO DEL EQUIPO EN LAS ÁREAS DE PROCESO……… ….69 
 
 
 
 
 
7.3 ESTUDIO ECONÓMICO..................................................................................... 72 
 
 
7.3.1 MONTO DE LA INVERSIÓN DEL PROCESO............ .........................72 
 
 
7.3.2 COSTOS UNITARIOS DE PRODUCCIÓN………….............................73 
 
 
7.3.2.1 PROGRAMA DE OPERACIÓN……… …...............................74 
 
7.3.2.2 COSTOS TOTALES DE OPERACIÓN................ ..................75 
 
7.3.2.3 VOLUMEN MÍNIMO ECONÓMICO........................................85 
 
 
 
 
 
7.3.3 RENTABILIDAD DEL PROCESO………………... ........... ...................87 
 
 
 
 
7.3.3.1 INGRESOS POR VENTAS……………...................................87 
 
 
7.3.3.2 ESTADO DE RESULTADOS………… .................................. 88 
 
 
7.3.3.3 CAPITAL DE TRABAJO… ................................................... 88 
 
 
7.3.3.4 FLUJO NETO DE EFECTIVO……........................................ 91 
 
 
7.3.3.5 DETERMINACIÓN DE LA TASA INTERNA DE RETORNO .92 
 
 
 
 
7.3.4 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD..................... ...................................... 93 
 
 
 
7.3.4.1 CON RESPECTO AL MÉTODO DE AMORTIZACIÓN……..9 3 
 
 
7.3.4.2 PORCIENTO DE FINANCIAMIENTO…………………………94 
 
 
7.3.4.3 PRECIO MÁXIMO DE LAS MATERIAS PRIMAS Y PREC IO 
MÍNIMO DEL PRODUCTO QUE SIGAN HACIENDO RENTABLE EL 
PROCESO…………………………………………………………………95 
 
 
7.3.4.4 VOLUMEN MÍNIMO DE OPERACIÓN QUE SIGA HACIEN DO 
RENTABLE EL PROYECTO……………………………………………97 
 
 
 
8. CONCLUSIONES…………………….............................................................................. 100 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
 
 
1. Precios nominales y reales, promedios anuales, d e tuna por kilogramo en tres 
centrales de abasto del país, 1989-2002 …………………………… ………………………...19 
 
 
 
2. Diagrama de bloques del proceso................. ................................................................24 
 
 
 
3. Diagrama de flujo de proceso de producción de ju go de tuna...................................31 
 
 
 
4. Nomenclatura utilizada en el dimensionamiento de tanques.....................................47 
 
 
 
5. Tipos de tapas de tanques utilizadas industrialm ente............................................... .48 
 
 
 
6. Dimensiones del tanque de almacenamiento TP-106. .................................................51 
 
 
 
7. Dimensiones del tanque de deareación TD-110 y de l tanque de almacenamiento del 
jugo TA-115........................................ ..................................................................................54 
 
 
 
8. Arreglo del equipo en las áreas de proceso……………… ……………………………....69 
 
 
 
9. Dimensiones totales de la planta………………………………………… …………………70 
 
 
 
10. Dimensionamiento de las áreas de proceso………………… …………………………..71 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE CUADROS 
 
 
 
 
1. Producción de tuna por país. 2000……………………………………… …………………...9 
 
2. Superficie, rendimiento medio, producción, expot ación e importación de tuna por 
país…………………………………………………………………………………………………..11 
 
3. Características de producción de tuna en las tre s zonas principales de México….12 
 
4. Superficie, rendimientos medios y producción de tuna por estado, en las 
principales zonas productoras de México, 2002……………… …………………………….14 
 
5. Precios nominales mensuales de tuna en la Centra l de Abasto del Distrito Federal, 
1999-2002 ($/kg)……………………………………………………………………………………16 
 
6. Precios reales mensuales de tuna en la Central d e Abasto del Distrito Federal, 
1999-2002 ($/kg)……………………………………………………………………………………16 
 
7. Precios nominales mensuales de tuna en la Centra l de Abasto de Guadalajara, 
Jalisco, 1999-2002 ($/kg)…………………………………………………………………… ……17 
 
8. Precios reales mensuales de tuna en la Central d e Abasto de Guadalajara, Jalisco, 
1999-2002 ($/kg)……………………………………………………………………………………17 
 
9. Precios nominales mensuales de tuna en la Centra l de Abasto de San Nicolás de 
los Garza, Nuevo León ($/kg)…………………………………………………………… ………18 
 
10. Precios reales mensuales de tuna en la Central de Abasto de San Nicolás de los 
Garza, Nuevo León, 1999-2002 ($/kg)……………….……………………… …………………18 
 
11. Volumen de las exportaciones mexicanas de tuna por país de destino (t)………..20 
 
12. Valor de las exportaciones de tuna mexicana por país de destino (US/kg)……….20 
 
13. Valor promedio de las exportaciones de tuna mex icana por país de destino…….2114. Resultados obtenidos en corridas experimentales ...................................................28 
 
15. Balance de materia (memoria de cálculo)........ ...........................................................34 
 
16. Lista de equipo de proceso..................... .....................................................................61 
 
17. Hoja de datos de la tolva de alimentación TO-10 1.....................................................63 
 
 
 
 
 
18. Hoja de datos del filtro prensa FP-108......... ...............................................................64 
 
19. Hoja de datos de la despulpadora DP-105............ ......................................................65 
 
20. Hoja de datos de la limpiadora por aspersores LI-10 4..............................................66 
 
21. Hoja de datos de la seleccionadora de rodillos SL-1 03.............................................67 
 
22. Hoja de datos de la centrífuga tubular CT-109...... .....................................................68 
 
23. Costos del equipo de proceso para la producción de jugo de tuna………………...73 
 
24. Programa de operación de la planta para la prod ucción de jugo de tuna………….74 
 
25. Consumo de energético de los equipos de proceso para procesar una tonelada de 
tuna por hora……………………………… ……………………………………………………….76 
 
26. Costos de inversión fija respecto a los porcent ajes de operación………………….80 
 
27. Costos directos de operación para el proceso de producción de jugo de tuna…..81 
 
28. Costos indirectos de operación para el proceso de producción de jugo de 
tuna…………………………………………………………………………………………………..83 
 
29.Gastos generales de operación para el proceso de producción de jugo de tuna...84 
 
30. Costos totales de operación para el proceso de producción de jugo de tuna……85 
 
31. Costos y gastos fijos y variables de operación para el proceso de producción de 
jugo de tuna………………………………………………………………………………………...86 
 
32. Cuadro de ingresos por ventas para el proceso d e producción de jugo de tuna...87 
 
33. Cuadro de estado de resultados para el proceso de producción de jugo de tuna.88 
 
34. Capital de trabajo para el proceso de producció n de jugo de tuna…………………91 
 
35. Cuadro de capital de flujo de efectivo para el proceso de producción de jugo de 
tuna ………………………………………………………………………………………………….92 
 
36. Tasa Interna de retorno para el proceso de prod ucción de jugo de tuna………….92 
 
37. Tasa Interna de Retorno obtenida para los difer entes métodos de amortización de 
crédito ………………………………………………………………………………………………93 
 
 
 
 
 
 
38. Tasa Interna de Retorno obtenida para diferente s porcentajes de financiamiento 
externo sobre la inversión fija con el método de am ortización de pagos iguales…….94 
 
39. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de tuna, sin 
financiamiento externo y precio de $8.2 por kg de j ugo …………………………………..95 
 
40. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de la tuna, con 10% de 
financiamiento externo sobre la inversión fija y pr ecio de $8.2 por kg de jugo……….95 
 
41. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de venta del jugo, sin 
financiamiento externo y precio de $1.1 por kg de t una…………………………………...96 
 
42. Tasa interna de retorno obtenida para diferente s precios de venta del jugo, con 
10% de financiamiento externo sobre inversión fija y precio de $1.1 por kg de tuna..96 
 
43. Tasa Interna de Retorno obtenida para diferente s volúmenes de tuna procesada 
por hora, sin financiamiento externo……………………………………… ………………….98 
 
44. Tasa Interna de Retorno obtenida para diferente s volúmenes de tuna procesada 
por hora, con 10% de financiamiento externo sobre l a inversión fija…………….…….99 
 
 1 
 1.INTRODUCCIÓN 
 
El nopal es una planta xerófita. Su hábitat natural son regiones con poca humedad y 
climas semitemplados. (SARH, 1982) y se considera el hábitat natural del nopal las zonas 
con precipitaciones del orden de 250 mm. El nopal crece aún en condiciones extremas de 
temperatura y sequías prolongadas y las especies del género Opuntia crecen en suelos 
pedregosos y escasos de humos (Flores Valdez, 1977), y en tepetate, aunque si se siembra 
en suelos profundos los rendimientos son mejores (Cruz H. 1977). 
 
El nopal (Opuntia spp) es una planta nativa de Norteamérica (Alvarado Sosa 1978) y 
más precisamente de México (SARH 1982). Las cactáceas abundan en México. En el género 
Opuntia, los principales subgéneros representados son Cylindropuntia y Platyopuntia siendo 
este último al que corresponden los verdaderos nopales (Alvarado Sosa 1978). Los aztecas 
llamaban “Noxtli” a las tunas. De las 250 especies conocidas de Opuntia, cien están 
localizadas en México. El nopal fue llevado de América a la península Ibérica en el siglo XVI 
y de ahí se distribuyó posiblemente hacia África. 
 
El cultivo del nopal configura una de las imágenes que caracteriza con propiedad a la 
cultura mexicana. Con más de 25 mil años de historia, el nopal a acompañado a los primeros 
habitantes de este territorio ayudándolos a sobrevivir en un medio hostil, proporcionándole 
alimentos, medicinas y forrajes para animales silvestres y domesticados. En la actualidad, el 
nopal ocupa en México un área de más de 3 millones de ha, mayoritariamente silvestre del 
cual se extraen un conjunto de numerosos productos con una amplia gama de aplicaciones 
 
En el Norte - Centro del país se han distinguido tres zonas: la Zona Nopalera potosina 
– zacatecana que comprende a los estados de San Luis Potosí y Zacatecas y parte de 
Aguascalientes, Durango y Coahuila con variedades para forraje y tuna; la Zona Nopalera del 
Noroeste, con variedades forrajeras, que comprende el Norte de Tamaulipas y Norte y 
Oriente de Nuevo León; y la Zona Nopalera difusa, desde las partes áridas de San Luis 
Potosí, y Zacatecas a Nuevo León, Durango y Chihuahua (Marroquín et al, 1964). 
 
 2 
La zona de mayor concentración de nopal en nuestro país, la de mayor diversidad a 
nivel mundial, y la más apta para su desarrollo, es la región comprendida por Zacatecas y 
San Luis Potosí. En la parte que corresponde a Zacatecas, esta zona abarca unas 200,00 
has y comprende a 14 municipios, sobre todo aquellos que se encuentran en el sureste del 
Estado y que manifiestan altos índices de marginación y migración (Díaz C, 1991). 
 
Las especies productoras de fruto son principalmente: Opuntia amyclaea (blanca), O. 
megacantha (amarilla), O. streptacantha (cardona), O. ficus indica (de Castilla), O. robusta 
(de tapón), O. hiptiacantha (memelo), O. camuesa (camueso). 
 
Las formas más abundantes han sido la cardona, pachona, burrona, cristalina, y 
naranjona, las variedades amarillas de castilla y los duraznillos. La tuna silvestre se dedica al 
consumo en fresco, regional y en una porción relativamente pequeña, a la producción 
artesanal, cada vez en menor escala, de queso de tuna, melcocha y ocasionalmente 
colonche, productos típicos, con mercado reducido sobre todo por su composición y 
presentaciones finales, y por las dificultades para conservarlos, pero mercado interesante por 
su perspectiva (Díaz C. 1991). La tuna no ha sido explotada industrialmente. 
 
La tuna es descrita generalmente como una fruta de pulpa jugosa con bastante 
semilla, suave y rica en azúcares, de sabor característico muy agradable y refrescante. 
Contiene vitamina C, aminoácidos, lípidos, fósforo, hierro y calcio. (Barrientos 1965). 
 
Saenz y Díaz C (1986) mostraron que las selecciones que pueden ser utilizadas en la 
industria para la obtención de jugos y néctares pueden ser las copenas por registrar el mayor 
volumen de jugo y en lo que respecta a la tuna silvestre, son la tapona, cardona y pachona. 
 
Lozano en 1986 señaló que el análisis de tuna encontró agua 90%, glucosa 6%, 
almidón y dextrina 2.7%, proteínas 1.0%, cenizas 0.3%; y trazas de grasa. Valadez Villareal 
le atribuye 42 cal/g, una ácidez de 0.63 g/ml (Ac. Cítrico) y pequeñasconcentraciones de 
vitamina A, tiamina, riboflavina, niacina y ácido ascórbico. Paredes (1973) le atribuyó hasta 
75 g de ácidos grasos insaturados por 100 gr de semillas de tuna (Valadez Villareal, 1979). 
 
 3 
La tuna cardona (streptacantha) es ampliamente apreciada por su sabor. Es de color 
rojo, su riqueza en azúcares es inferior a las de las tunas O. ficus indica. 
 
La tuna silvestre, se dedica fundamentalmente al consumo en fresco, regional y a la 
producción de algunos derivados: 
 
� Queso de tuna 
� Melcocha 
� Colonche 
 
 
2.ANTECEDENTES 
 
A nivel internacional, la tuna es una fruta que está cobrando importancia mundial con 
el acceso agresivo de países como Italia, Sudáfrica, Chile e Israel, a los mercados europeos 
y el propio E.U.A.. Se perfila entonces una enconada lucha competitiva de México con estos 
países para dominar en los mercados externos. Las ventajas comparativas de México, 
representadas por su riqueza en material genético, la gran diversidad de variedades, lo 
extenso de sus recursos agroclimáticos y la tradición del cultivo y uso de esta planta, deben 
ser el punto de partida para lograr ventajas competitivas para México que le permitan 
dominar en los mercados internacionales. Aquí radica un potencial que es necesario evaluar 
y desarrollar con una política decidida de apoyos y de organización para convertir a esta 
actividad en una fuente importante de empleos y generación de divisas para el país. 
 
El aprovechamiento integral del potencial de nopal (planta) y de la tuna (fruto) a nivel 
agroindustrial abarca diversos productos a partir de las pencas, de las tunas y del nopal 
verdura. De acuerdo con Corrales (1992) estos productos se pueden clasificar por el tipo de 
la industria que los procesa: 
 
 
 
 
 4 
� Artesanal. 
� Químico-extractiva y biotecnológica 
� Aceite comestible y ácidos grasos 
� Edulcorantes 
� Pigmentos 
� Aditivos espesantes y gelificantes 
� Pasta forrajera 
� Biomasa 
� Fermentados y alcoholes destilados 
 
 
� Alimenticia 
� Rustico-artesanal 
� Tecnificada 
� Farmacéutica 
� Cosmetología 
 
Sin embargo a pesar de esta gran variedad de alternativas de aprovechamiento, 
solamente los cosméticos, algunos medicamentos o fármacos y los alimentos procesados en 
forma rústica (queso de tuna), o en forma tecnificada (salmueras, escabeches, salsas, jugos 
pasteurizados, licores, mermeladas, confitados y productos tostados frescos o mínimamente 
procesados) han tenido un desarrollo de cierta relevancia en países como México, Italia, 
España, E.U.A., Chile, Argentina, Perú entre otros 
 
El comercio internacional de la tuna lo inicia Italia en los años de posguerra, 
aprovechando que ya tenía algún tiempo manejando el nopal tunero en el sistema de 
plantaciones. Las exportaciones se dirigieron principalmente a los países del resto de 
Europa. La mano de obra italiana, especialmente del sur de este país y de Sicilia, que 
emigraba a trabajar en Alemania, Holanda, Bélgica, etc., conocían el producto y lo 
demandaban. En cierta medida actuaron como diseminadores del consumo de esta fruta en 
Europa. Por esta misma razón, comenzaron las exportaciones a los E.U.A., sobre todo al 
 5 
noreste (Nueva York, Massachusetts) donde se concentraban los grande grupos de 
población de origen italiano. 
 
En la década de los sesentas se iniciaron las exportaciones mexicanas a los E.U.A. 
en cantidades pequeñas. El proceso se vio favorecido porque ya se habían desarrollado 
plantaciones en la región Centro Norte y estaban enviando tuna a las ciudades fronterizas de 
Matamoros, Reynosa, Nuevo Laredo y Ciudad Juárez. En todo caso se trataba de un 
mercado muy limitado y de poco volumen, constreñido fuertemente por la escasez de 
transporte y de vías de comunicación. 
 
A finales de los setentas y principios de los ochentas las plantaciones en Guanajuato 
comenzaron a abrirse espacios en los nichos de mercado de frutas exóticas en los E.U.A. En 
algunas ocasiones enviaban la fruta por vía aérea al norte de E.U.A. y Canadá, utilizando 
cajas de plástico para evitar exceso de peso. 
 
A finales de los ochentas y principios de la presente década se incrementaron las 
exportaciones de México a los E.U.A. y Canadá. En ocasiones se ha llegado a exportar hasta 
el Japón y otros países europeos. 
 
Por estas mismas fechas, Israel comienza a incidir con su producción de tuna en el 
mercado europeo. Cabe señalar, sin embargo, que el nopal tiene una larga existencia en el 
Medio Oriente, principalmente en la región de Palestina, hasta el punto de que a los israelitas 
nacidos en el actual territorio de Israel se les llama Sabras que corresponde al nombre del 
nopal en hebreo. 
 
Sudáfrica se incorpora al mercado internacional con su tuna a principios de los años 
noventa. Hasta ese momento, este país había desarrollado mucha experiencia con el nopal 
forrajero y sólo en fechas recientes le han visto posibilidades al mercado de tuna de 
exportación. Para este desarrollo, importaron variedades adecuadas, hicieron cruzamientos 
para desarrollar variedades. propias y concurrir a los mercados de Europa en épocas de 
invierno del hemisferio norte. 
 
 6 
Chile también tiene muchos años con nopaleras para la producción de forraje, 
conservación de suelos y para fruta destinada al mercado local. A raíz del “boom” frutícola de 
Chile de los años ochenta, que cuenta con redes de frío, transporte marítimo especializado y 
propio y los contactos necesarios en los mercados terminales hortícolas y frutícolas. Los 
chilenos comenzaron a enviar su tuna a una gran cantidad de países, pero en volúmenes 
pequeños. 
 
Por su parte, Colombia ha logrado ser muy exitosa en el comercio mundial del café, 
de las flores y una serie de productos exóticos tales como maracuyá, tuna, entre otros. Los 
colombianos comienzan a exportar a principios de los noventa con superficies relativamente 
pequeñas y están exportando a Japón, Inglaterra, Holanda y Alemania principalmente. 
 
El mercado mundial de la tuna es un mercado de desarrollo relativamente reciente. 
En los años sesenta unos pocos países exportaban a E.U.A. y Europa no más de unas 1,500 
toneladas y el negocio no representaba más de unos 2 millones de dólares. Actualmente, el 
mercado ha crecido, incorporando más países exportadores e importadores y el tamaño del 
negocio ha crecido a 20,000 toneladas con un valor aproximado a 50 millones de dólares. 
México participa en este mercado aportando un 10% del volumen, es decir, unas 2,000 
toneladas con un valor de alrededor de cinco millones de dólares. 
 
El jugo de tuna es el producto que queda al eliminar de la tuna la cáscara, semilla y 
pulpa. El proceso consiste en eliminar la cáscara y la semilla en una despulpadora, donde se 
obtiene el jugo grueso, al que se le separan los sólidos mediante un proceso mecánico, 
quedando el jugo, el cual puede ser utilizado así o clarificado. 
 
En una de las empresas jugueras el proceso se realiza como sigue: la tuna se recibe 
desespinada en cajas de madera o plástico, después se selecciona, se le elimina la cáscara 
y se pasa al despulpador para la separación de semilla y obtener la pulpa y el jugo, mismos 
que se centrifugan, posteriormente se elimina el precipitado, la parte acuosa se esteriliza y se 
le adicionan aditivos y conservadores (en ocasiones otros jugos de frutas), se envasa en 
latas o frascos, luego estos se agotan, se tapan y se esterilizan. El enfriado es a temperatura 
ambiente, antes de empacar. 
 7 
 
El jugo fresco de tuna se utiliza ampliamente en Chile y recientemente en México, sin 
embargo, debido a su baja acidez y alto contenido de azúcares es fácilmente fermentable y 
su vida comercial es corta, por lo que su conservación ha sido objeto de estudio. 
 
Las principales razones de ser la industrialización y del procesamiento de productos 
perecederos son: conservarlos en buen estadopor más tiempo para su comercialización en 
mercados diversos y distantes, ampliar su disponibilidad a lo largo del año, regular los 
precios en casos de sobreofertas del mercado en fresco, dar valor agregado a los productos, 
generar empleos e ingresos que beneficien y arraiguen a los productores. Por lo anterior la 
industrialización del nopal y la tuna despierta mucho interés, dado que tecnológicamente es 
posible, además de que puede ser económicamente viable y rentable, dependiendo de 
algunos factores mercadotécnicos y organizacionales, especialmente por el beneficio que 
representa para los productores agrícolas marginales de las zonas desérticas. 
 
 
3.CONSIDERACIONES SOBRE LA FACTIBILIDAD DE PROYECTO S. 
 
Para conocer la rentabilidad de algún producto, en este caso un proceso, es 
necesario llevar a cabo tres tipos de estudios: de mercado, técnico y económico. 
 
El estudio de mercado es una herramienta estadística y estratégica para conocer 
totalmente el entorno al que esta expuesto el proceso. 
 
El estudio técnico abarca todos los aspectos correspondientes al diseño del proceso; 
como lo es el diagrama de flujo, la selección de pasos que llevará el proceso, la descripción 
detallada del proceso, diagramas de tubería en instrumentación del proceso, etc., con la 
integración de los conocimientos adquiridos en las asignaturas relacionadas con la 
Ingeniería, se tienen las bases y los métodos necesarios para de diseñar y elaborar un 
proceso para la producción de jugo de tuna, caracterizar y dimensionar el equipo a utilizar, 
así como determinar las condiciones de operación y rendimiento obtenido. 
 
 
 8 
El estudio económico se analizan todos los factores relacionados con el monto de la 
inversión del proceso, los costos unitarios de producción y la rentabilidad del proceso por 
medio del cálculo de los ingresos por ventas, capital de trabajo, amortización del crédito, etc. 
Con los resultados obtenidos en este estudio evaluamos nuestro proceso para determinar si 
es rentable. 
 
4.OBJETIVO GENERAL 
 
Desarrollo y elaboración de un estudio de mercado, un estudio técnico y un estudio 
económico para la producción de jugo de tuna. 
 
 
5.OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 
1. Elaborar un diagrama de flujo del proceso para la producción de jugo de tuna. 
2. Dimensionamento de los equipos de proceso. 
3. Determinación de la inversión y costos de producción del proceso. 
4. Determinar la rentabilidad económica del proceso. 
 
 
6.JUSTIFICACIÓN 
 
En respuesta a la solicitud de un grupo de empresarios para montar una nave 
industrial en el estado de San Luis Potosí, cuya principal finalidad es la producción de 
bebidas alcohólicas de tuna, se diseñará un paquete de Ingeniería, formado por el estudio 
técnico y el estudio económico de un proceso de producción de jugo de tuna, para su 
posterior uso en la producción de bebidas alcohólicas. 
 
 
 
 
 
 9 
7.METODOLOGÍA 
 
7.1 ESTUDIO DE MERCADO 
 
7.1.1 OFERTA DE LA TUNA A ESCALA MUNDIAL 
 
 La producción de la tuna se realiza en alrededor de treinta países, entre los 
cuales figuran Chile, Argentina, Bolivia, Perú, Colombia, México, Estados Unidos, Sudáfrica, 
Israel, Italia, entre otros. 
Cuadro No.1.- Producción de tuna por país. 2000 
País Sistema de 
producción 
Superficie 
(ha) 
Rendimiento 
(t/ha) 
Producción 
(t) 
Portugal Extensivo 100 1.00 100 
España Extensivo 300 1.00 300 
Italia Intensivo 
Extensivo 
2,500 
25,000 
16.00 
1.00 
40,000 
25,000 
Grecia Extensivo 100 1.00 100 
Turquía Extensivo 100 1.00 100 
Líbano Extensivo 300 1.00 300 
Israel Intensivo 300 20.00 6,000 
Siria Extensivo 200 1.00 200 
Jordania Extensivo 1,000 1.00 1,000 
Egipto Extensivo 5,000 1.00 5,000 
Libia Extensivo 2,000 3.00 6,000 
Túnez Intensivo 
Extensivo 
1,000 
120,000 
5.00 
1.00 
5,000 
120,000 
Argelia Extensivo 7,000 3.00 21,000 
Marruecos Extensivo 50,000 1.00 50,000 
Eritrea, Etiopía, Somalia y 
Sudán 
Extensivo 500,000 0.10 50,000 
África del Sur Intensivo 
Extensivo 
1,500 
3,000 
10.00 
5.00 
15,000 
15,000 
Madagascar, Mozambique y 
Namibia 
Extensivo 300,00 0.10 30,000 
Argentina Intensivo 
Extensivo 
1,000 
10,000 
15.00 
6.00 
15,000 
60,000 
 10
Chile Plantaciones 1,000 8.00 8,000 
Bolivia Extensivo 1,000 2.00 2,000 
Perú Intensivo 8,000 7.00 56,000 
Ecuador Extensivo 600 2.00 1,200 
Colombia Intesivo 200 10.00 2,000 
Brasil Extensivo 100 1.00 100 
Estados Unidos Intensivo 200 20.00 4,000 
México Plantaciones 72,500 6.00 435,000 
TOTALES 0.87 973,400 
Fuente: “Producción y comercialización de la tuna”. Claudio Flores, UACh 
Aunque en la mayoría de los países productores la tuna es un producto secundario de 
nopaleras dedicadas a la producción de forraje o a la conservación de suelos, siendo pocas 
las plantaciones especializadas en la producción de tuna, de manera que la mayoría de 
países sólo concurren a los mercados nacionales y coparticipan en el mercado internacional. 
 
Una estimación de las superficies, rendimientos y producción de tuna de los países 
donde se explota el nopal se muestra en el cuadro anterior. Se puede observar que el nopal 
se encuentra ampliamente distribuido en la cuenca del mediterráneo, incluyendo los países 
del cercano oriente y del norte de África. También se encuentran los países del “cuerno de 
África, y países del sur del continente. En América el nopal se encuentra tanto en el norte 
como en el sur del continente. 
 
La mayor parte de la superficie (92.08%) se produce bajo el sistema extensivo. En el 
citado cuadro también se observa que no aparecen las superficies cultivadas con fines 
forrajeros de África del Sur (350,000 ha), Brasil (500,000 ha), ni las superficies dedicadas a la 
producción de grana de cochinilla e Perú (70,000 ha), ni las nopaleras silvestres de E.U. 
(500,000 ha) y México (3,000,000 ha). 
 
En este cuadro se puede notar que la superficie de producción de tuna en México es 
muy superior a las de Italia, Sudáfrica, Chile, Israel, Colombia y E.U. Si a lo anterior se 
agrega que los otros países basan su producción casi totalmente en una sola variedad, 
mientras que en México existe una gran riqueza varietal que permite ofrecer al mercado 
tunas blancas, amarillas, anaranjadas y rojas, queda en evidencia el gran potencial que tiene 
 11 
el país para liderar los mercados internacionales de este producto. Respecto a rendimientos 
medios, México presenta los más bajos (6.75 t/ha), debido a que casi la totalidad de las 
plantaciones se localizan en áreas sin riego, con mal temporal y suelos pobres, además de 
que gran número de productores, por falta de recursos, no atienden adecuadamente sus 
huertas. En los casos de productores que realizan en forma adecuada las labores de poda, 
abonado, fertilización, combate de plagas, etc., estos obtienen, en condiciones de temporal 
entre 25 y 30 t/ha. 
 
 
 
Cuadro No.2.- Superficie, rendimiento medio, produc ción, exportación e importación de tuna 
por país. 
País Superficie 
(ha) 
Rendimiento 
(t/ha) 
Producción 
(t) 
Exportación 
(t) 
Importación 
(t) 
México 72,500 6.75 489,500 7,500 0 
Italia 2,500 20.00 50,000 15,000 100 
Sudáfrica 1,500 10.00 15,000 250 0 
Chile 1,000 7.00 7,000 40 0 
Israel 300 25.00 7,500 60 0 
Colombia 200 10.00 2,000 100 0 
E.U. 200 20.00 4,000 100 8,000 
TOTALES 78,200 7.35 575,000 23,050 8,100 
Fuente: “Producción y comercialización de la tuna”. Claudio Flores, UACh 
Los países del hemisferio norte, con excepción de México, muestran rendimientos 
altos, debido a que los productores realizan las prácticas adecuadas de abonamiento, 
fertilización, riego, podas, combate de plagas y enfermedades, y forzamiento de la 
fructificación. 
 
Los países del hemisferio sur presentan rendimientos variables, altos en plantaciones 
bien atendidas, y con apoyo de riego, y bajos en las plantaciones de temporal. En cuanto a 
producción, a pesar de losbajos rendimientos, dada su gran superficie, México presenta un 
volumen muy superior al de los otros países. Sin embargo, en cuanto a exportación, otros 
países con menor superficie, menor producción y menor riqueza varietal exportan mayor 
volumen y a un mayor número de países. 
 12
7.1.2 EL MERCADO DE LA TUNA EN MÉXICO 
 
En México existen tres zonas productoras de tuna: La sur, integrada por el estado de 
Puebla; la centro, conformada por lo estados de México e Hidalgo, y la centro-norte, con los 
estados de Guanajuato, Jalisco, San Luis Potosí y Zacatecas. Existen pequeñas superficies 
dispersas en otros estados que también producen tuna, pero en baja escala. 
 
Las características de las tres principales zonas de producción se presentan en el 
siguiente cuadro. 
 
Cuadro No.3.- Características de producción de tuna de las tres zonas principales de 
México. 
 Zona 
Características Puebla México - Hidalgo Centro – Norte 
Sistemas Semi-intensivo Intensivo Extensivo 
Suelos: 
Tipo 
Cambisoles 
Regosoles 
Feozem 
Vertisol 
Xerosol, Feozem y 
Piañíoslo 
Textura Arenosa a 
Franco 
Media con duripán Media a 
ligeramente 
arcillosa 
Profundidad > 50 cm 20 a 100 cm 20 a 80 cm 
pH Ácido Ácido a 
ligeramente 
alcalino 
Ácido a 
ligeramente 
alcalino 
Precipitación media anual (mm) 600 a 750 400 a 700 350 a 500 
Temperatura media anual (°C) 13 a 15 14 a 18 16 a 1 8 
Periodo de heladas No hay Noviembre a 
Enero 
Octubre a Marzo 
Fisiografía Ladera y plano Plano y ladera Plano y ladera 
Variedad de tuna Villanueva Alfajayucan Burrona, Montesa, 
Cristalina, 
Picochulo, Roja 
Pelona y Pepina 
Época de cosecha Abril a Agosto Julio a 
Septiembre 
Agosto a Octubre 
Rendimientos (t/ha) 15 a 25 10 a 15 3 a 15 
 13 
Nivel de manejo 
a) del suelo 
b) de la planta 
c) densidad de la plantación 
 
Alto 
Medio 
Alto 
 
Medio 
Alto 
Alto 
 
Bajo 
Bajo 
Bajo 
Nivel de uso: 
a) de insumos 
b) de materia orgánica 
c) de maquinaria 
 
Medio 
Medio 
Bajo 
 
Alto 
Alto 
Bajo 
 
Bajo 
Bajo 
Alto 
Otros: 
 Tamaño de huerto (ha) 
 Tipo de tenencia 
 
>2 
Ejidal y 
pequeña 
propiedad 
 
<5 
Pequeña 
propiedad y ejido 
 
3 a 200 
Pequeña 
propiedad y ejido 
Fuente: “Producción y comercialización de la tuna”. Claudio Flores, UACh 
 
En el citado cuadro se observa que existe una mayor precipitación pluvial en Puebla, 
intermedia en los estados de México e Hidalgo y menor en la región centro-norte, y que las 
temperaturas medias anuales son menores en Puebla, intermedias en los estados de México 
e Hidalgo y superiores en la región centro-norte. Asimismo, que los rendimientos son 
superiores en la región centro-norte. Asimismo, que los rendimientos son superiores en 
Puebla, intermedios en los estados de México e Hidalgo e inferiores en la región centro-
norte. 
 
7.1.2.1 OFERTA 
 
Las superficies, rendimientos, medios y producción de tuna por región y estado se 
muestran en el siguiente cuadro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14
Cuadro No. 4.- Superficie, rendimientos medios y pr oducción de tuna por estado en las 
principales zonas productoras de México, 2002. 
Zona y estado Superficie (ha) Rendimiento (t/ha) Producción (t) 
Sur: Puebla 3,500 20.00 70,000 
Centro: 
México 
Hidalgo 
 
15,000 
10,000 
 
10.00 
7.50 
 
150,000 
75,000 
Centro-Norte: 
 Zacatecas 
 San Luis Potosí 
 Guanajuato 
 Jalisco 
 Aguascalientes 
Suma 
 
16,000 
12,000 
3,000 
2,000 
1,000 
34,000 
 
6.00 
5.00 
3.00 
4.00 
1.50 
5.13 
 
96,000 
60,000 
9,000 
8,000 
1,500 
174,500 
Estados 
dispersos: 
 Nuevo León 
 Durango 
 Querétaro 
 Tamaulipas 
 Coahuila 
 Oaxaca 
 Guerrero 
 Sinaloa 
 Tlaxcala 
 Veracruz 
 Baja California 
 Otros 
Suma 
 
2,000 
2,000 
2,000 
1,000 
1,000 
700 
300 
270 
200 
80 
60 
390 
10,000 
 
3.00 
2.00 
2.00 
2.00 
1.00 
5.00 
1.00 
1.00 
5.0 
1.0 
1.0 
1.0 
2.00 
 
6,000 
4,000 
4,000 
2,000 
1,000 
3,500 
300 
270 
1,000 
80 
60 
390 
20,000 
TOTALES 72,500 6.75 489,500 
Fuente: “Producción y comercialización de la tuna”. Claudio Flores, UACh 
 
 
 
 15 
 
Época de producción: 
 
En México se presentan dos problemas relacionados con la época de producción de 
tuna, el primero es que a pesar de que se cosecha desde marzo hasta noviembre, la mayor 
parte, casi el 90%, es cosecha en tres meses: julio, agosto y septiembre. 
 
El segundo problema reside en que la tuna debe competir con las otras frutas (uva, 
manzana, durazno, mango, guayaba) que se cosechan en México en la misma época, lo que 
provoca que a finales de junio bajen los precios de la tuna. 
 
7.1.2.2 DEMANDA 
 
La demanda de tuna en México es diferente por región: es alta en los estados del 
centro, menor en los estados del norte y en los estados del sur y sureste, casi nula. 
 
En cuanto a la oferta, se considera que debido a la apertura comercial, casi todas las 
frutas se encuentran en el mercado nacional los doce meses del año, pues cuando en el país 
no hay producción de alguna fruta ésta se importa de Estados Unidos, Chile, Nueva Zelanda 
o de Europa. De esta manera los consumidores disponen todo el año de casi todas las frutas, 
pero no es el caso del tuna, por lo que es importante que se pudiera producir todo el año en 
México. 
 
7.1.2.3 PRECIOS 
 
 
A continuación se analizarán los precios nominales y reales de la tuna en los tres 
principales mercados del país: Distrito Federal, Guadalajara y Monterrey. 
 
 
 
 
 
 
 
 16
 
 
 
Cuadro No.5.- Precios nominales mensuales de tuna e n la Central de Abasto del Distrito Federal, 1989-
2002 ($/kg) 
Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio 
1989 --- --- 1.10 0.90 1.43 1.14 
1990 --- 1.09 0.75 0.96 1.38 1.05 
1991 --- 1.44 1.00 1.74 --- 1.39 
1992 --- 1.79 1.00 1.19 2.31 1.57 
1993 2.34 1.88 0.94 1.46 2.00 1.72 
1994 1.88 0.93 0.73 1.25 --- 1.20 
1995 --- 1.57 1.14 1.91 --- 1.54 
1996 --- 1.55 1.61 1.61 2.08 1.72 
1997 --- 1.59 1.29 1.83 2.33 1.76 
1998 --- 1.93 2.05 3.13 --- 2.37 
1999 --- 3.03 1.72 2.29 3.55 2.65 
2000 --- 2.33 2.08 3.76 5.44 3.40 
2001 --- 3.19 2.37 3.54 --- 3.03 
2002 4.80 4.02 2.72 3.00 --- 3.64 
Fuente: Secretaría de Economía, Servicio Nacional d e Información e Integración de Mercados 
 
 
Cuadro No.6.- Precios reales mensuales de tuna en l a Central de Abasto del Distrito Federal, 1989-2002 
($/kg) 
Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio 
1989 --- --- 8.25 6.69 10.47 8.67 
1990 --- 6.49 4.39 5.54 7.85 6.30 
1991 --- 7.03 4.85 8.35 --- 6.80 
1992 --- 7.56 4.20 4.95 9.55 6.65 
1993 9.06 7.24 3.60 5.55 7.58 6.64 
1994 6.81 3.35 2.62 4.45 --- 4.33 
1995 --- 4.05 2.89 4.74 --- 4.12 
1996 --- 3.05 3.13 3.08 3.93 3.40 
1997 --- 2.61 2.10 2.94 3.72 2.90 
1998 --- 2.75 2.89 4.34 --- 3.37 
1999 --- 3.69 2.08 2.74 4.23 3.23 
2000 --- 2.60 2.31 4.14 5.95 3.79 
2001 --- 3.36 2.48 3.67 --- 3.18 
2002 4.80 4.01 2.70 --- --- 3.64 
 17 
 
Cuadro No.7.-Precios nominales mensuales de tuna en la Central de Abasto de Guadalajara, Jalisco, 1989 -
2002 ($/kg) 
Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio 
1989 --- --- --- 1.20 1.00 1.15 
1990 --- 1.03 1.03 1.14 1.05 1.00 
1991 1.77 1.57 1.00 1.24 0.78 1.27 
1992 --- 1.76 0.97 0.96 1.02 1.18 
1993 --- 1.52 1.07 1.03 0.80 1.11 
1994 1.44 1.07 0.69 0.89 0.88 0.99 
1995 --- 1.57 1.25 1.22 --- 1.35 
1996 2.38 1.69 1.57 1.47 1.31 1.68 
1997 --- 2.40 1.43 1.60 2.15 1.90 
1998 2.89 2.07 1.83 3.47 --- 2.57 
1999 6.10 3.85 3.15 1.89 4.33 5.92 
2000 4.80 3.09 2.11 3.16 4.32 3.50 
2001 3.43 2.63 1.79 2.20 --- 2.51 
2002 3.60 3.10 2.55 2.70 --- 2.24 
Fuente: Secretaría de Economía, Servicio Nacional d e Información e Integración de Mercados 
 
Cuadro No.8.- Precios reales mensuales de tuna en l a Central de Abasto de Guadalajara, Jalisco, 1989-
2002 ($/kg) 
Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio 
1989 --- --- --- 8.91 7.32 8.741990 --- 6.13 6.03 6.58 5.98 6.00 
1991 8.72 7.67 4.85 5.95 3.70 6.22 
1992 --- 7.44 4.07 4.00 4.22 5.00 
1993 --- 5.85 4.10 3.92 3.03 4.29 
1994 5.22 3.86 2.48 3.17 3.12 3.57 
1995 --- 4.05 3.17 3.03 --- 3.61 
1996 4.75 3.32 3.05 2.81 2.47 3.34 
1997 --- 3.94 2.33 2.57 3.43 3.13 
1998 4.15 2.95 2.58 4.82 --- 3.66 
1999 7.47 4.68 3.81 2.26 5.16 7.23 
2000 5.37 3.45 2.34 3.48 4.72 3.90 
2001 3.60 2.77 1.87 2.28 --- 2.63 
2002 3.60 3.09 2.54 2.68 --- 2.22 
Fuente: Secretaría de Economía, Servicio Nacional d e Información e Integración de Mercados 
 
 18
 
Cuadro No.9.-Precios nominales mensuales de tuna en la Central de San Nicolás de los Garza, Nuevo 
León, 1989-2002 ($/kg) 
Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio 
1989 --- 2.41 1.21 0.84 1.01 1.34 
1990 2.16 1.77 1.27 1.39 1.61 1.64 
1991 --- 1.89 1.50 1.71 1.53 1.66 
1992 --- 2.39 1.51 1.69 1.36 1.61 
1993 --- 2.09 1.46 1.41 1.25 1.52 
1994 2.98 1.86 1.39 1.33 1.80 1.87 
1995 --- 1.96 1.49 1.28 1.42 1.61 
1996 --- 2.26 1.86 1.96 2.50 2.36 
1997 4.13 2.27 1.67 1.72 1.76 2.24 
1998 3.80 2.24 2.29 3.03 3.25 2.92 
1999 --- 4.64 1.96 2.34 3.08 3.01 
2000 5.30 3.13 2.29 3.20 4.80 3.74 
2001 --- 5.53 4.93 4.19 --- 4.88 
2002 --- 3.79 2.79 2.15 --- 2.91 
Fuente: Secretaría de Economía, Servicio Nacional d e Información e Integración de Mercados 
 
 
 
Cuadro No.10.-Precios reales mensuales de tuna en l a Central de Abasto de San Nicolás de los Garza, 
Nuevo León, 1989-2002 ($/kg) 
Año Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Promedio 
1989 --- 18.17 9.08 6.24 7.39 10.19 
1990 13.10 10.54 7.44 8.03 9.16 9.80 
1991 --- 9.23 7.27 8.21 7.26 8.10 
1992 --- 10.10 6.34 5.79 5.62 6.80 
1993 --- 8.05 5.59 5.36 4.73 5.80 
1994 10.79 6.71 4.88 4.74 6.38 6.70 
1995 --- 5.05 3.78 3.18 3.46 4.30 
1996 --- 4.45 3.61 3.75 4.72 4.70 
1997 6.85 3.73 2.72 2.77 2.81 3.70 
1998 5.46 3.19 3.23 4.21 4.45 4.10 
1999 --- 5.65 2.37 2.80 3.67 3.60 
2000 5.93 3.49 2.54 3.52 5.23 4.10 
2001 --- 5.82 5.16 4.35 --- 5.10 
2002 --- 3.78 2.77 2.15 --- 2.90 
Fuente: Secretaría de Economía, Servicio Nacional d e Información e Integración de Mercados 
 19 
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Año
($
/k
g)
D.F. Nominales D.F. Reales Guadalajara Nominales
Guadalajara Reales Monterrey Nominales Monterrey Reales
 
Figura No. 1 Precios nominales y reales, promedios anuales, de tuna por kilogramo en 
tres centrales de abasto del país, 1989-2002 
 
 
De los cuadros anteriores se destacan tres aspectos: 
 
1) El corto tiempo de la oferta de la tuna. En México se cosechan tunas desde marzo 
hasta diciembre (10 meses), los mayores volúmenes de cosecha se concentran en pocos 
meses. En el Distrito Federal, en la mayoría de los años, la oferta de tuna es de julio a 
octubre: en Guadalajara, de junio a octubre y en Monterrey de julio a noviembre. El Servicio 
Nacional de Información e Integración de Mercados de la Secretaría de Economía no reporta 
volúmenes comercializados, pero en los primeros y últimos meses del periodo de oferta los 
volúmenes son mucho menores que en el periodo intermedio. 
 
2) La curva de columpio que presentan los precios de la tuna. En todos los mercados. 
Los precios al inicio y final de la temporada son más altos, y en plena temporada bajan 
drásticamente. 
 
 20
3) Los precios nominales promedio para la tuna se han incrementado de 1989 a 2002 
en todos los mercados, sin embargo, en términos de precios reales se o bserva cada vez que 
los productores reciben menos por kilogramo de tuna. 
 
7.1.3 Exportación de tuna mexicana 
 
En el siguiente cuadro se presentan los volúmenes de las exportaciones de tuna por 
país de destino para el periodo 1991 – 1997. 
 
Cuadro No.11.- Volumen de las exportaciones mexican as de tuna por país de destino (t) 
País de 
destino 
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 
Alemania 0 0.01 0 0.01 0 0 0 
Belice 0 0 0.04 0 0 0 0 
Brasil 0.02 0 0 0 0 0 0 
Canadá 65.72 189.26 30.57 33.60 30.30 103.40 141.40 
España 0 0 0 0 0 8.00 9.50 
Estados 
Unidos 
867.51 1,369.51 1,873.92 2,062.01 3,562.20 4,343.30 6,271.10 
Francia 0 0.94 0.83 0.68 1.20 25.00 8.40 
Japón 1.86 0.30 0.97 1.35 0.70 51.90 65.60 
Reino Unido 0 0 0 0.01 0 1.10 2.60 
Otros 0 0 0 0 0 0.20 4.50 
Total 935.12 1,587.03 1,870.32 2,097.70 3,594.40 4,532.90 6,503.10 
Fuente: BANCOMEXT 
 
Cuadro No.12.- Valor de las exportaciones de tuna m exicana por país de destino 
(US/kg) 
País de 
destino 
1991 1992 1993 1994 1995 
Alemania 0 0.007 0 0.016 0 
Belice 0 0 0.08 0 0 
Brasil 0.2 0 0 0 0 
Canadá 44.9 157.9 39.7 37.0 21.9 
Estados 
Unidos 
462.3 700.8 870.7 999.6 391.6 
 21 
Francia 0 1.7 1.7 1.7 1.5 
Japón 16.7 1.2 3.1 5.9 0.894 
Reino 
Unido 
0 0 0 0.016 0 
Suiza 0 0 0 0 0.011 
Total 523.129 861.446 915.286 1,044.193 415.391 
 Fuente: BANCOMEXT 
 
En el cuadro anterior se puede ver que el valor de las exportaciones de la tuna de 
México a Estados Unidos para el año de 1995 representó el 94.16% del total y para Canadá 
5.27% 
 
Cuadro No.13.- Valor promedio de las exportaciones de tuna mexicana por país de 
destino (US$/kg) 
País de 
destino 
1991 1992 1993 1994 1995 
Alemania 0.00 0.58 0.00 1.60 0.00 
Belice 0.00 0.00 2.00 0.00 0.00 
Brasil 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 
Canadá 0.68 0.83 1.30 1.10 1.44 
Estados 
Unidos 
0.53 0.50 0.47 0.48 0.52 
Francia 0.00 1.75 2.06 2.50 2.01 
Japón 8.41 3.79 3.18 4.39 3.48 
Reino Unido 0.00 0.00 0.00 1.60 0.00 
Suiza 0.00 0.00 0.00 0.00 0.73 
Total 0.56 0.54 0.49 0.50 0.55 
 
 Fuente: BANCOMEXT 
 
 
En el cuadro anterior puede notarse que el país al que a México exportó la mayor 
cantidad de tuna (96%), es al que paga más barato (0.52 dólares por kilogramo) mientras 
que al que paga más caro que es Japón (3.48 dólares por kilogramo), prácticamente no 
exportó en el periodo considerado. 
 
 22
7.2 ESTUDIO TÉCNICO 
 
7.2.1 SÍNTESIS DEL PROCESO 
 
� Revisión bibliográfica sobre la producción de jugos . 
 
Para comenzar a desarrollar este proyecto, se realizó una búsqueda de información 
necesaria para cumplir las metas propuestas. 
 
La recolección de información tuvo como eje el tema de “Producción industrial de 
jugos”. 
 
Las distintas fuentes de información consultadas fueron las siguientes: 
 
� Internet: A través de la red se encontraron páginas sobre producción de jugos. 
 
� Bibliotecaria: Basados en el programa de estudios de “Ciencia y Tecnología 
de los alimentos”, se consultaron libros de Procesado de alimentos y algunos 
de Enología (Ciencia del vino). 
 
� Trabajos de titulación: Tesis y proyectos de las bibliotecas de egresados de 
las carreras Ing. En Alimentos, de la UPIBI y la Escuela Nacional de Ciencias 
Biológicas. 
 
Toda la información fue revisada por los integrantes del proyecto (alumnos y asesor), 
y así conjuntamente se fue seleccionando la información adecuada, y archivando los demás 
textos. 
 
 
 
 
 
 23 
� Análisis y síntesis del proceso de producción de ju go de tuna. 
 
Seleccionada la información, se plantearon las diferentes alternativas de obtención de 
jugo de tuna. 
 
Los factores más decisivos en la selección de esta alternativa fueron, la cantidad de 
información adquirida, aplicación real y práctica, así como la similitud de este proceso con 
otros de comprobada utilidad para otras frutas. Las observaciones más importantes para un 
proceso de producción de jugo de tuna son las siguientes. 
 
La materia prima será entregada tal y como es recolectada en el campo, por lo tanto, 
es necesario realizar un lavado. 
 
Para obtener el jugo de tuna, es necesario eliminar todos los componentes de la fruta 
que no componen la parte carnosa. Primero se deben eliminar las espinas. Después es 
necesario eliminar la cáscara, pues si se mezcla con la pulpa, las grasas pueden cambiar el 
olor y sabor del jugo. 
 
No todas las tunas,pueden entrar al proceso, pues las frutas podridas e inmaduras 
pueden cambiar las características del producto. El grado de madurez se puede determinar 
por el tamaño de la tuna, dependiendo la especie de la que se trate. 
 
Para obtener el jugo es necesario separar el bagazo y la pulpa de la parte carnosa, 
desprendiendo el líquido que en su mayoría es agua. 
 
El jugo almacenado puede oxidarse fácilmente, por lo tanto, es recomendable eliminar 
el oxígeno disuelto por algún método de deareación. 
 
El jugo no será el producto terminado, por lo tanto, es necesario eliminar 
microorganismos que puedan degradar sus nutrientes, y contar con un tanque de 
almacenamiento en donde resida el líquido para sus posteriores usos. 
 
 24
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. No. 2.- Diagrama de bloques del proceso 
 
Tuna entera 
Despulpe 
Pelado de tuna 
Limpieza 
Selección 
Eliminación de 
espinas 
Jugo refinado 
Filtración 
Pulpa 
Bagazo 
Semilla y 
bagazo 
Cáscara 
Agua sucia Agua de 
lavado 
Tuna 
eliminada 
1 
Espinas 
 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. No. 2 (Cont.)- Diagrama de bloques del proceso 
 
 
Descripción preliminar del proceso. 
 
Se realiza una selección de la materia prima de acuerdo al tamaño para escoger las 
tunas adecuadas para el proceso. 
 
La tuna es lavada, desespinada y pelada para poder extraer el jugo. 
 
Se obtiene el jugo, eliminando el bagazo y la mayor cantidad de pulpa. 
 
Se elimina el oxígeno disuelto del jugo por deaeración, después se pasteuriza para 
eliminar la biomasa, para finalmente ser almacenado en un tanque. 
 
Centrifugación Pasta 
húmeda 
1 
Eliminación de 
aire del jugo 
Jugo clarificado 
Jugo pasteurizado 
Pasteurización 
 26
7.2.2 CORRIDAS EXPERIMENTALES A NIVEL SEMIPILOTO: R ENDIMIENTOS Y 
CONDICIONES DE OPERACIÓN 
 
Las corridas experimentales a nivel semipiloto, se realizaron en la planta piloto 
de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología. 
 
El tiempo de duración de las corridas experimentales fue de entre 5 y 8 horas 
continuas. 
 
Cada corrida experimental de realizó con dos cajas de tuna, obtenidas de 
distintos proveedores. 
 
A continuación se mencionan las características generales y los 
procedimientos seguidos en las corridas experimentales. 
 
Se realizaron mediciones a una muestra representativa de 10 tunas, de cada 
una de las dos cajas, tomando las medidas de ancho y alto de la fruta con un vernier, 
para obtener un promedio. 
 
La cáscara se eliminó manualmente utilizando un cuchillo, las manos de los 
peladores estaban protegidas por guantes para evitar accidentes, debido al excesivo 
contacto con las espinas de la fruta. 
 
La tuna pelada ingresó a la despulpadora en donde se separó la pulpa y jugo 
de las semillas y el bagazo, por medio de un aspa que giraba a gran velocidad 
destrozando la fruta. 
 
La pulpa y el jugo obtenidos en la despulpadora se trasladaron a un tanque de 
retención, de donde fueron bombeados hacia un filtro prensa para eliminar la mayor 
cantidad de pulpa y así obtener un jugo refinado. 
 
 
 27 
 
 
El jugo refinado obtenido en el filtro prensa, se depositó en otro tanque de 
retención, en el cual fue bombeado hacia una centrífuga de discos, donde se 
separaron pigmentos del jugo quedando en la pasta. 
 
De esta última operación se obtuvo un jugo clarificado. 
 
En las Corridas Experimentales No. 2 y No. 3, se realizó ultrafiltración al jugo 
clarificado, para analizar la composición del jugo ultrafiltrado por la medición de 
azúcares reductores por la prueba de refractometría. 
 
Antes y después de cada operación previamente descrita, se pesaron todas 
las corrientes del proceso, para conocer la cantidad de masa de cada una, que 
utilizaríamos en los posteriores cálculos de balance de materia y rendimientos. 
 
Se tomaron muestras de 250 ml, al jugo obtenido de la despulpadora, al jugo 
refinado, jugo clarificado y al jugo ultrafiltrado, para realizar determinaciones de 
azúcares residuales, viscosidad, porcentaje de humedad y densidad. 
 
Al término de las operaciones descritas se llevó a cabo una adecuada limpieza 
de las áreas de trabajo, así como de todo el equipo utilizado de la planta piloto y de 
todo el material e instrumental requerido durante las corridas experimentales. 
 
A continuación se muestra un cuadro comparativo, en el cual se pueden 
apreciar los datos obtenidos en las tres corridas experimentales de las operaciones 
antes mencionadas. 
 
 
 
 
 
 28
Cuadro No. 14.- Resultados obtenidos en corridas ex perimentales. 
 CORRIDAS EXPERIMENTALES CORRIDAS EXPERIMENTALES 
 1 2 3 1 2 3 
 
Tuna entera 
Ancho (cm) 4.88 4.94 4.76 
Largo (cm) 6.82 6.8 6.93 
Masa (kg) 50.74 21.98 40.14 
 Porción de cáscara en tuna entera 
Cáscara 
Masa (kg) 18.72 9.75 15.63 0.3666 0.3825 0.3806 
 
Tuna pelada Porción de tuna pelada 
Masa (kg) 32.34 15.74 25.43 0.6333 0.6174 0.6193 
 
Despulpadora 
Flujo de lavado 
(m3s-1) 8.1 x10-5 
Tiempo de 
proceso (s) 192.18 Porción en tuna entera 
 0.1024 0.1815 0.0692 
 
Porción de semilla y bagazo en tuna 
pelada 
Semilla y bagazo 
Masa (kg) 5.2 3.99 2.78 0.1584 0.2534 0.1093 
 
Pulpa y jugo Porción de pulpa y jugo en tuna pelada 
Volumen (m3) 0.0276 0.0109 
Masa (kg) 27.62 11.75 22.65 0.8415 0.7465 0.8906 
Densidad (kg m-3) 1000 980.32 999.09 
 Porción en tuna entera 
Azúcares (ºBrix) 12 13 11.2 0.5443 0.5345 0.5642 
 
 
Filtración 
Tiempo de 
proceso (s) 536 
 
 
 
Área de filtración 
(m2) 0.535 0.7502 0.7502 
Flujo de lavado 
(m3s-1) 4.853 x10-5 Porción en tuna entera 
Tiempo de lavado 
(s) 960 0.0612 0.0705 0.0916 
 29 
Cuadro No. 1 4.- (Cont.) Resultados obtenidos en corridas experim entales. 
Torta 
Densidad (kg m-3) 1030.58 1091.09 1070.69 Porción de torta en pulpa y jugo 
Masa (kg) 3.11 1.55 3.68 
% Humedad 73.018 0.1226 0.1631 0.1893 
 
Jugo refinado 
Volumen (m3) 0.0212 0.0076 0.015114 Porción de jugo refinado en pulpa y jugo 
Masa (kg) 22.245 7.95 15.76 
Densidad (kg m-3) 1049.3 1036.84 1043 0.8773 0.8368 0.8106 
 
 Porción en tuna entera 
Diámetro de 
partícula 11.5 9.9 10.2 0.4384 0.3616 0.3926 
 
Centrifugación 
Re (cm) 5.15 
Ri (cm) 2.6 
Ángulo 53.13º 
w (s-1) 991.696 
Flujo (m3s-1) 5.76 x10-6 5.76 x10-6 
Tiempo de 
proceso (s) 1769.54 
 Porción en tuna entera 
Pasta 0.0151 0.0344 0.0089 
Masa líquida (kg) 0.71 0.73 0.32 Porción de pasta en jugo refinado 
Masa sólida (kg) 0.0596 0.028 0.0378 
% Humedad 81.893 80.52 78.35 0.0378 0.0826 0.0286 
Densidad (kg m-3) 1054.02 1129.6 1072.17 
 
Jugo clarificado 
Volumen (m3) 0.0182 0.0782 0.01174 
Porción de jugo clarificado en jugo 
refinado 
Masa (kg) 19.54 8.41 12.15 
Densidad (kg m-3) 1062.08 1076.44 1034.14 0.9621 0.9173 0.9713 
 Porción en tuna entera 
Azúcares (ºBrix) 11.9 11.5 10 0.3851 0.3826 0.3026 
 
 
Ultrafiltración 
 
 
Tiempo de 
proceso (s) 3600 
 30
 
 
Cuadro No. 1 4.- (Cont.) Resultados obtenidos en corridas experim entales. 
Jugo ultrafiltrado 
Volumen (m-3) 0.008 0.010 
Masa (kg) 
Densidad (kg m-3) 1045.43 1027.01 
 
Azúcares (ºBrix) 3 2.7 
 
 
 
 
7.2.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO. 
 
El diagrama de flujo de proceso se elaboró en el programa AUTOCAD®, realizando 
ajustes a la previa descripción preliminar del proceso, y considerando los resultados 
obtenidos en las corridas experimentales. (Fig. No.2). Al final del trabajo se anexa el 
diagrama de flujode proceso impreso en formato 90 x 60 cm en papel bond. 
 
Conjuntamente a la elaboración de la descripción preliminar del proceso, se fue 
realizando la descripción detallada. 
 
Al obtener la descripción detallada, se realizó el balance de materia global del 
proceso, para obtener el rendimiento; y con los datos obtenidos en las corridas 
experimentales de porcentaje de cáscara, semilla, bagazo y jugo, se elaboró el balance de 
materia par cada operación propuesta en la descripción detallada, como se muestra en el 
Cuadro No.2. 
 
Apoyándonos en la bibliografía consultada, y con los datos proporcionados en las 
corridas experimentales, se dimensionaron los equipos utilizados en el proceso, por medio 
de escalamiento a una base de cálculo de 1000 kg h-1de tuna. 
 
La lista de equipo utilizado en este diseño se observa en el Cuadro No. 3. Las hojas 
de datos de los equipos se muestran en los Cuadros No. 4 al No. 9. 
 31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. No. 3.- Diagrama de flujo de proceso de produc ción de jugo de tuna, 
 
 32
� Descripción detallada del proceso 
 
1. La tuna (corriente 1) llega a la Tolva de almacenamiento TO-101, la 
cual estará en vibración constante para evitar que se obstruya la salida del producto y 
caiga por gravedad en la siguiente operación. 
 
2. Desespinado.- Al llegar la tuna (corriente 1) a la máquina 
Desespinadora DS-102, unos rodillos forrados con cerdas estarán limpiando las tunas 
y trasladándolas a la siguiente operación. Las espinas (corriente 2) se llevarán a la 
segunda Tolva de Almacenamiento TO-201. Mientras que la tuna sin espinas 
(corriente 3) se moverá a través de los rodillos pasando a la siguiente operación. 
 
3. Selección.- En esta fase se descartan tunas golpeadas e inmaduras 
(corriente 4) pasando por un clasificador de rodillos paralelos e inclinados SL-103, el 
transporte de la tuna seleccionada (corriente 5) a la siguiente operación es por una 
banda. 
 
4. Lavado.- Las tunas seleccionadas (corriente 5) son conducidas en 
bandas transportadoras hacia una Lavadora por Aspersores LI-104, donde se 
eliminan impurezas que pudieran traer del campo (corriente 51), usando agua potable 
y algún desinfectante (corriente 50). El transporte de la tuna limpia (corriente 6) al 
área de exprimido sigue siendo mediante una banda transportadora. 
 
5. Extracción.- La tuna (corriente 6) llega a un despulpador-refinador DP-
105, donde la tuna va siendo comprimida, aplastándola completamente para obligar a 
romper las celdillas que contienen el jugo de la tuna, el cual escurrirá por un cono de 
metal con paredes perforadas, mientras que la cáscara y bagazo (corriente 7) salen 
por un diámetro reducido del cono y caerá por gravedad a la segunda Tolva de 
almacenamiento TO-201. 
 
 33 
6. Almacenamiento.- El jugo de la extracción (corriente 8) caerá por 
gravedad a un Tanque TP-106 donde posteriormente el jugo por la P-107 se 
bombeará (corriente 9) a la siguiente operación. 
 
7. Filtración.- El jugo (corriente 9) obtenido de la extracción es refinado 
por un filtro prensa FP-108, donde se separa el bagacillo y la semilla (corriente 10) 
que pudo haber arrastrado el jugo, y estos sólidos se transportaran manualmente a la 
segunda Tolva de almacenamiento TO-201. 
 
8. Clarificación.- El jugo refinado (corriente 11) llega con suficiente presión 
a una Centrifuga Clarificadora CT-109, esta consiste de una cámara cilíndrica 
rotatoria, en donde los sólidos durante la centrifugación se acumulan contra la pared 
de la cámara, y el liquido clarificado (corriente 13) llega a la siguiente operación, 
mientras que el residuo (corriente 12) se despega automáticamente mediante agua a 
presión eliminándose por un orificio situado en la base del mismo y este es trasladado 
manualmente a la segunda Tolva de Almacenamiento TO-201. 
 
9. Deareación.- El líquido clarificado (corriente 13) llega a una Cámara de 
Deareación TD-110 donde existe un alto vacio (corriente 52), para que de esta forma 
sea eliminado el aire contenido en el jugo. Donde posteriormente el jugo por la P-111 
se bombeará (corriente 14) a la siguiente operación. 
 
10. Pasteurización.- El jugo (corriente 14) llega al Pasteurizador PT-112, 
donde es sometido a un choque térmico que se logra incrementando la temperatura y 
luego reduciéndola rápidamente. El calentamiento será con vapor saturado (corriente 
53), para elevar la temperatura a 80ºC (corriente 15), y el enfriamiento se realizará 
con el suministro de agua de enfriamiento (corriente 55), para disminuir la temperatura 
del jugo hasta 10ºC (corriente 16). 
 
11. Almacenamiento.- El jugo pasteurizado y frio (corriente 16) llega a un 
Tanque de Almacenamiento TA-113, el cual estará aislado para conservar la baja 
temperatura. 
 34
 
A continuación se muestra la memoria de cálculo del balance de materia. 
 
Cuadro No. 15.- Balance de materia (memoria de cálc ulo) 
BALANCE DE MATERIA(JUGO DE TUNA) 
 
producto: jugo de tuna 
capacidad instalacion: 1000 kg/hr 
jornada laboral: 8 hr 
MATERIA PRIMAS 
tuna: 
1000 
kg 
producto final: 
360 
kg/hr 
rendimiento: 0.36 
 
 
DESCRIPCION 1 2 3 4 5 6 
 tuna espinas tuna sin tuna tuna tuna 
 entera eliminadas espinas eliminada seleccionada lavada 
Flujo (kg/hr) 1,000 1 999.00 299.70 699.30 699.30 
 
DESCRIPCION 71 72 73 7 8 9 
 residuos de residuos de pulpa residuos pulpa pulpa 
 semilla cascara obtenida totales total bombeada 
Flujo (kg/hr) 41.96 258.04 398.60 300.00 399.30 399.30 
 
DESCRIPCION 10 11 12 13 14 15 
 residuos del filtrado 
residuos de 
la clarificado flujo flujo dentro 
 filtro obtenido centrifuga obtenido bombeado pasteurizador 
Flujo (kg/hr) 31.94 
 
367.36 
 
7.35 
 
360.01 
 
360.01 
 
360.01 
 
DESCRIPCION 16 50 51 52 53 54 
 pasteurizado agua de agua residual vacio tanque vapor condensado 
 total lavado de lavado deareador saturado 
Flujo (kg/hr) 360.01 
 
349.65 
 
349.65 200.00 50.00 50.00 
 
DESCRIPCION 55 56 
 
agua de 
entrada 
agua de 
salida 
 enfriamiento enfriamiento 
Flujo (kg/hr) 50.00 50.00 
 
 35 
 
� Dimensionamiento del equipo de proceso (memoria de cálculo) 
 
Obtenidos los datos para la base de cálculo del proceso, es necesario conocer 
las capacidades, características geométricas y tiempos de operación de los diferentes 
equipos utilizados en el proceso. 
 
Algunos equipos no se dimensionaron debido a que existe poca o nula 
información acerca de sus características geométricas, o de los modelos físicos que 
explican los fundamentos de la operación realizada. 
 
Los equipos que no se dimensionaron son: 
 
o Desespinadora DS-102. 
o Limpiadora de rodillos LI-104 
o Seleccionadora SL-103 
o Despulpadora DP105 
 
 
Los equipos que se dimensionaron son los siguientes: 
 
o Filtro Prensa FP-108 
o Centrífuga de discos CT-109 
o Intercambiador de Calor PT-112 
o Tanque de la pulpa TP-106 
o Tanque deareador TD-110 
o Tanque de almacenamiento TA-113 
o Bombas centrífugas P-107 y P-111 
 
A continuación se muestran las hojas de cálculos tal y como se elaboraron en el programa 
Mathcad®. 
 
 36
� Filtro prensa FP-108 
∆P 68950N
m
2
⋅:=
DP es la diferencia de presiones de la entrada del medio al 
filtro prensa y la salida del líquido filtrado. Se propuso una 
presión de 10 lb/in^2 pues se han oibtenido presiones de esta 
magnitud en experimentos realizados en la planta piloto.
M 0.0383
kg
s
⋅:=
M es el flujo másico, obtenido del balance de materia antes 
mencionado, considerando que el flujo másico de la corriente 
que entra al flitro prensa es de 138.2 kg/h
t 3600 s⋅:=
t esel tiempo necesario dle proceso, obtenido mediante 
balances de materia del proceso de elaboración de jugo de 
tuna, considerando que la filtración ocurre en una hora de 
tiempo.
1 hora de operación.
En seguida se muestran las condiciones de operación propuestas para este 
ejemplo.
A continuación se presenta la serie de cálculos para distintos tiempos de operación del filtro 
prensa.
Ro 0:= Ro es la resistencia del medio específico. En este caso consideramos que es 0 para simplificar los cálculos y tomando 
en consideración las propiedades fisicoquímicas del agua.
Co 0.08:=
Co es la concentración de sólidos presentes en el medio que se 
filtrará. Este dato es tomado a partir de que fuentes de 
información consultadas indican que la pulpa de la tuna contiene 
hasta un 10% de solidos y en el balance de materia se cosideró 
que el 80% de los sólidos se queda en el filtro prensa..
α 4.333 1011⋅ m
kg
⋅:=
a es la resistencia específica de la torta. Este valor fue 
obtenido de un ejemplo del libro "Bioseparaciones",Tejeda, 
para un cultivo de Aspergillus ninger.
m es la viscosidad de la solución que se desea filtrar, es decir, 
la resistencia al movimiento, en fuerza por unidad de tiempo, 
sobre un área específica. 
µ 0.001N s⋅
m
2
⋅:=
rm es la densidad de la solución que se desea filtrar. Es decir 
la cantidad de masa por unidad de volumen.
ρm 1000kg
m
3
⋅:=
El objetivo de la siguiente seria de cálculos es obtener el filtro prensa adecuado para un 
proceso de elaboración de jugo de tuna, mediante el cual, el filtro prensa satisfaga totalmente 
las condiciones que se presentan por parte de las características fisicoquímicas del medio 
filtrante y las partículas sólidas. así como también las características de operación 
establecidas.
A continuación se muestran las características fisicoquímicas de la solución que se desea 
filtrar.
 
 37 
El área necesaria para la filtración es de 4.073 m^2.
Af 4.073m
2=
Af
µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Sacando la raiz cuadrada de la ecuación anterior podremos calcular el área requerida 
para la filtración.
Af
2 µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=Af 2 µ α⋅ ρm⋅ Vol
2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Y si despejamos Af de la ecuación anterior tenemos que:
Af t⋅
Vol
µ α⋅ ρm⋅
2 ∆P⋅
Vol
A
⋅:=Af t⋅
Vol
µ α⋅ ρm⋅
2 ∆P⋅
Vol
A
⋅:=
Realizando la suposición de que Ro = 0 tenemos que:
Donde Af es el área necesaria para que se lleve a cabo la filtración y los demás 
parámetros son los mencionados anteriormente.
Af t⋅
Vol
µ α⋅ ρm⋅
2 ∆P⋅
Vol
A
⋅ Ro µ⋅
∆P
+:=Af t⋅
Vol
µ α⋅ ρm⋅
2 ∆P⋅
Vol
A
⋅ Ro µ⋅
∆P
+:=
Para calcular el área necesaria para la filtración previamente descrita se utiliza la 
ecuación para obtener los parámetros de filtración en equipos intermitentes a presión 
constante. ("Bioseparaciones". Tejeda)
Vol 0.138m
3=
Vol es el volumen de operación que atraviesa el filtro en las 
condiciones anteriormente especificadas. El volumen se obtiene 
multiplicando el flujo volumétrico por el tiempo del proceso.
Vol Q t⋅:=
Q 3.83 10
5−× m
3
s
=
Q es el flujo volumétrico de operación, es decir, la cantidad de 
volumen de medio que pasa a través del filtro, por unidad de 
tiempo. Este dato se obtiene del cociente del flujo másico 
entre la densidad del medio.
Q
M
ρm
:=
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 38
 
Volt 9.192 10
3−× m3=
Volt es el volumen que ocupará la torta. Se obtiene dividiendo 
la masa entre la densidad de la torta. 
Volt
mt
ρt
:=
mt 11.03kg=
mt es la cantidad de masa de la torta en el proceso. Esta se 
obtiene multiplicando el flujo másico de la torta por el tiempo 
de operación del proceso antes descrito.
mt Mt t⋅:=
Mt 3.064 10
3−×
kg
s
=
Mt es el flujo másico de la torta, es decir, la cantidad de masa 
de torta que entra al filtro por unidad de tiempo. Mt se obtiene 
multiplicando M que es el flujo másico del medio que se filtra 
por la coincnetración de sólidos presentes en el medio, que 
finalmente formaran la torta.
Mt M Co⋅:=
Co 0.08:=
Co es la concentración de sólidos presentes en el medio que 
se filtrará. Este dato es tomado a partir de que fuentes de 
información consultadas indican que la pulpa de la tuna 
contiene hasta un 10% de solidos de jugo, y en el balance de 
materia se consideró que el 80% de los sólidos queda en el 
filtro prensa. 
ρt 1200
kg
m
3
⋅:=
rt es la densidad de la torta, este dato se propuso 
arbitrariamente para este cálculo tomando en cuenta que las 
densidades de la torta siempre son mayores en una cantidad 
pequeña a la densidad del medio.
Para calcular el volumen que ocupará la torta, es necesario saber algunas 
características fisicoquímicas de la torta, y condiciones de operación.
Volm 6.25 10
3−× m3=
Volm es el volumen ofrecido por cada marco, tomando en 
consideración que tratamos al espacio entre dos marcos 
como un prisma rectangular, cuya capacidad volumétrica es 
la que utilizará la torta. 
Volm Lm
2
Em⋅:=
Em es el espesor de los marcos anteriormente mencionados. Em 0.025m:=
Lm 0.5 m⋅:=
Lm es la medida lateral de los marcos. Considerando que los 
marcos son cuadrados, este valor se utiliza para describir el 
largo y el ancho del marco.
Para calcular el número de marcos, se debe de considerar el tamaño del marco que se 
desea, o con el que se cuenta. En este caso propusimos las medidas de los marcos.
 
 39 
 
 
 
 
 
El número de marcos que se deben utilizar para 2 horas de operación es de 3.
Nm 2.941=Nm Volt
Volm
:=
Volt 0.018m
3=Volt mt
ρt
:=
mt 22.061kg=mt Mt t⋅:=
Af 5.761m
2=Af
µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Vol 0.276m
3=Vol Q t⋅:=t 7200s⋅:=
2 horas de operación.
El número de marcos necesarios para retener todo el volumen de sólidos disueltos en 
el medio filtrado para este proceso es de 2, pues debemos considerar que el número 
de marcos es entera, pues no seria inconcebible disponer fracciones de marcos, y es 
mejor tener mayor volumen del requerido, pues si tenemos un volumen menor, el área 
de filtración se saturará y no sera completamente filtrado el medio. 
Nm 1.471=Nm Volt
Volm
:=
Finalmente para calcular el número de marcos es necesario dividir el volumen que 
ocupará la torta, entre el volumen que nos proporciona cada marco antes descrito.
 
 
 40
El número de marcos que se deben utilizar para 3 horas de operación es de 6.
Nm 5.883=Nm Volt
Volm
:=
Volt 0.037m
3=Volt mt
ρt
:=
mt 44.122kg=mt Mt t⋅:=
Af 8.147m
2=Af
µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Vol 0.552m
3=Vol Q t⋅:=t 14400s⋅:=
4 horas de operación.
El número de marcos que se deben utilizar para 3 horas de operación es de 5.
Nm 4.412=Nm Volt
Volm
:=
Volt 0.028m
3=Volt mt
ρt
:=
mt 33.091kg=mt Mt t⋅:=
Af 7.055m
2=Af
µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Vol 0.414m
3=Vol Q t⋅:=t 10800s⋅:=
3 horas de operación.
 
 41 
 
El número de marcos que se deben utilizar para 8 horas de operación es de 12.
Nm 11.766=Nm Volt
Volm
:=
Volt 0.074m
3=Volt mt
ρt
:=
mt 88.243kg=mt Mt t⋅:=
Af 11.521m
2=Af
µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Vol 1.103m
3=Vol Q t⋅:=t 28800s⋅:=
8 horas de operación.
El número de marcos que se deben utilizar para 6 horas de operación es de 9.
Nm 8.824=Nm Volt
Volm
:=
Volt 0.055m
3=Volt mt
ρt
:=
mt 66.182kg=mt Mt t⋅:=
Af 9.978m
2=Af
µ α⋅ ρm⋅ Vol2⋅
2 ∆P⋅ t⋅
:=
Vol 0.827m
3=Vol Q t⋅:=t 21600s⋅:=
6 horas de operación.
 
 42
 
� Centrífuga C-109 
 
La centrífuga de discos consta de un eje vertical sobre el cual se monta un conjiunto de discos en 
forma de conos truncados, uno sobre otro. el rotor de la centrífuga provoca el giro tanto de los discos 
como del tazón de la cantrífuga. 
Los discos constan de bordos internos que permiten mantener pequeñas separaciones entre ellos, del 
orden de 0.5 a 2 mm. El ángulo que forman los conos con la vertical varía entre 35 y 50°. Entre la pil a 
de discos y el tazón existe un espacio que permite la caumulación de los sólidos. 
Durante la operación de la centrífuga de discos la susupensión es alimentada continuamente en el 
fondo del tazón a través de la parte central de la flecha, y fluye hacia arriba entre las placas hacia la 
salidaen la parte central superior del equipo. Debido a la fuerza centrífuga los sólidos se depositan en 
la cra interna de los discos, resbalando hacia la cámara colectora debido al ángulo de los discos. 
Existen diferentes centrífugas de discos en relación a la forma de descarga de sólidos, las principales 
son las siguientes: 
Las de operación intermitente con respecto a la descarga de sólidos, tambien llamadas de retención 
de sólidos: Los sólidos se acumulan hasta que la cámara se llena, la centrífuga tiene que ser detenida 
y descargada manualmente o con auxilio de un forro que se coloca previamente sobre la pared del 
tazón. Éste tipo de centrífuga es recomendable sólo para suspensiones diluidas conteniendo alrededor 
de 1 % en volumne de sólidos. El diámetro de los tazones varía de 24 a 44 cm y las fuerzas 
centrífugas de 5000 a 8000 G. La capacidad de sólidos varía de 5 - 20 L/min. 
Las de tazón abierto de descarga intermitente de sólidos: Constan de dos piezas cónicas unidas 
horizontalmente por sus caras más grandes. La descaraga de sólidos se realiza por medio de un 
sisitema hidráulico que permite abrir y cerrar los orificios de descarga entre las piezas. La duración y 
frecuencia de la apertura de la fdescarga depende de la cantidad y fluidez de los sólidos. Los valores 
típicos son de 0.13 a 0.3 s de apertura por minuto de operación. Esta frecuencia es controlada por 
relojes acoplados a medidores de turbidez en el líquido de salida. Éste tipo de centrífuga permite 
manejar caldos con contenido de sólidos hasta del 10 %. Las fuerzas centrífugas varán de 5000 a 
7000 G y los gastos de 3.8 a 1500 L/min. 
 Las de válvula tipo boquilla de descarga intermitente de sólidos: Se controla con este tipo de válvulas 
situadsas en la periferia del tazón. Sus ciclos varían de 0.07 a 1 s de apertura por minuto de 
operación, generan campos de hasta 15000 G, son útiles para caldos biológicos donde el diferencial 
de densidad suele ser bajo y viscosidad alta. Las suspensiones que pueden ser manejadas, alcanzan 
hasa un 10 % n volumen de sólidos. 
Las de boquilla para la descarga continua de sólidos: Dichas boquillas se situan en la periferia del 
tazón. El número y el tamaño de las boquillas ajusta de tal manera que exista un flujo continuo de 
sólidos, sin que estos se acumulen. El espaciamiento de las boquillas debe prever zonas muertas de 
depósitos de sólidos. Puede manejar suspensiones más concentradas. 
 
Las centrífugas de discos en general poseen una gran capacidad de sedimentación debido 
principalmente a su gran área, a sus cortas distancias de sedimentación y a los altos campos 
centrífugos que generan. 
 
 
 
 
 
 
 
 43 
Vg
dp
2 ρp ρa−( )⋅ g⋅
18µ⋅
:= Vg es la velocidad de sedimentación por gravedad de una sustancia. Deacuerdo a la Ley de Stokes si la aceleración de 
sedimentación es la gravedad.
Σ 1.858 104× m2=
Σ 2 π⋅ n⋅ ω
2⋅
3g
Re
3
Ri
3−( )⋅ cot A( )⋅:= Factor Σ es el área que ocuparía la torta si se extendiera sobre una superficie y que dicha 
torta tuviera 1 mm de espesor. La expresión 
para calcular Σ de cada tipo de tipo de 
centrífuga es característica de cada geometría 
particular, ésta área característica ha sido 
empleada para escalar equipos con similitud 
geométrica. 
g es la constante de gravedad.g 9.81
m
s
2
:=
Cálculos matemáticos:
Viscosidad del líquido (µ) en este caso agua.µ 0.001kg
m s⋅:=
Densidad del líquido (ρa) en este caso agua.ρa 1000kg
m
3
:=
Densidad de la partícula (ρp) en este caso de la cáscar de naranja.ρp 1001kg
m
3
:=
dp es el diámetro de la partícula (cáscara de naranja), medido con microscopio 
por el tamaño del campo visual.
dp 5.5310
4−⋅ m:=
Suponiendo que la suspension sea de partículas de cáscara de naranja con agua, entonces los datos 
obtenidos experimentalmente son: 
A es el ángulo que forman los discos con la vertical.A 38:=
Velocidad angular (ω) de la centrífuga.ω 879.646s 1−:=
n es el número de discos de la centrífuga.n 72:=
Ri es el radio interno de la centrífuga.Ri 3.6cm:=
Re es el radio externo de la centrífuga.Re 8.1cm:=
Suponiendo las dimensiones de la centrífuga como:
 
 
 44
 
Re1 0.081m=
Hcc1 es la altura de la cámara de centrifugación de la CT-109 de escala 
pequeña.
Re1 Re:=
Para obtener las dimensiones que tendrá la CT-109 de escala grande se calcula la relación que hay entre Re y Ri de la 
escala pequeña:
Σ2 4.55 105× m2=
Σ2 es el área característica de la CT-109 de escala grande.Σ2 Q2Σ1⋅
Q1
:=
Despajando Σ2:
Q2 1.41 10
4−× m
3
s
=
Q2 es el flujo volumétrico que maneja la CT-109 de la escala grande.Q2 Q:=
Σ1 1.858 104× m2=
Σ1 es el área característica de la CT-109 de escala pequeña.Σ1 Σ:=
Q1 es el flujo volúmetrico que maneja la CT-109 de la escala pequeña.Q1 5.76 10 6−⋅ m
3
s
⋅:=
Donde:
El escalimeto utilizando el factor Σ se emplea para escalar equipos de 
similitud geométrica.
Q1
Σ1
Q2
Σ2
:=Q1
Σ1
Q2
Σ2
:=
Se escala el proceso para poder manejar un flujo Q en la CT-109 con la siguiente fórmula:
Q 1.41 10
4−× m
3
s
=
Q
M
ρa
:= Q es el flujo volumétrico de jugo que entra a la CT-109, cuando se procesa 1 ton de tuna en 1 horas. Suponiendo que la densidad del jugo es igual a la del agua (ρa).
M es el flujo másico del jugo que entra a la CT-109, cuando se procesa 1 ton de tuna 
en 1 horas.
M 507.765
kg
hr
:=
Suponemos que el proceso de extracción de jugo de tuna trabajará procesando 1 ton en 1 horas, entonces la CT-109 
trabajará con un fljo másico (M) de: 
 
 45 
Por lo tanto las dimensiones de la CT-109 de escala grande son:
Re2 0.235m=
Re2 Rela Ri2⋅:=
Ri2 0.105m=
Ri2
3 Σ2 3⋅ g
2π n⋅ ω
2
cot A( )⋅ Rela3 1−( )⋅:=
Entonces:
Σ2
Q2Σ1⋅
Q1
:=
Si:
Ri2
3 Σ2 3⋅ g
2π n⋅ ω
2
cot A( )⋅ Rela3 1−( )⋅:=
Σ2
Despejando Ri2:
Σ2 2 π⋅ n⋅ ω
2
⋅
3g
Rela Ri2⋅( )3 Ri23− ⋅ cot A( )⋅:= Ri2
Sustituyendo en la ecuación:
Ri2 es el radio externo de la CT-109 de escala grande.Re2 Rela Ri2⋅:= Ri2
Donde por similitud geométrica con la CT-109 de escala pequeña: 
Σ 2 π⋅ n⋅ ω
2⋅
3g
Re
3
Ri
3−( )⋅ cot A( )⋅:=
La ecuación para calcular Σ2 es:
Rela 2.25=
Rela es la relación que hay entre Hcc1 y Ro1.Rela Re1
Ri1
:=
Ri1 0.036m=
Ro1 es la distancia del eje de rotación a la pared de la cámar de centrifugación para 
la CT-109 de escala pequeña.
Ri1 Ri:=
 
 46
 
 
Re2 0.235m=
Ri2 0.105m=
Con las dimensiones obtenidas para la CT-109 de escala grande se realizan los siguientes cálculos:
C es la concentración de sólidos en el jugo (que contenía el 2% de sólidos) que 
entra a la CT-109.C 20
kg
m
3
:=
Ms C Q2⋅:= Ms es el flujo másico de sólidos secos que entran a la CT-109. 
Ms 2.821 10
3−
×
kg
s
=
h 0.7:= h es el procentaje de humedad que tiene la torta de sólidos al salir de la CT-109.
Msh
Ms
1 h−( )
:= Msh es el flujo másico de sólidos húmedos que entra a la CT-109.
Msh 9.403 10
3−
×
kg
s
=
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 47 
� Dimensionamiento de los Tanques utilizados en el pr oceso. 
 
 
HL
HS
HLC
HCV
HT
DT
HS= altura de las tapas
HC= altura del cilindro
HT= altura del tanque
HCV= altura del espacio vacio del tanque
HL= altura del liquido
HLC= altura del liqudo en el lcilindro
DT= diametro del tanque
HC
 
 
Fig. No. 4.- Nomenclatura utilizada en el dimension amiento de tanques. 
 
 
 
En la figura No. 4 se observan las abreviaturas utilizadas para simplificar las 
expresiones necesarias para el dimensionamiento de los tanques utilizados en este 
proceso. 
 
 
 48
 
 
TIPOS DE TAPAS
Flat flenged Torispherical Ellipsoidal
 
Spherical Conical withuot knuckle Conical wtih knuckle
 
 Nonstandard 
Se eligieron las tapas tipo toriesfericas debido a que no se requiere de un tanque que soporte 
altas presiones. 
Referencia bibliografica: Stanley M. W. "Chemical Proces Equipment, selection and design", 
Ed, Butterworth-Heinemann, 1990 USA, pag, 630-647 
 
 
Fig No. 5.- Tipos de tapas para tanques utilizadas industrialmente.