UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA

116 Pages·2014·1.33 MB·Spanish

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Caracterización de la pérdida de extracto, enfocado en el área de fermentación-maduración
de la Cervecería de Costa Rica.

Práctica dirigida de graduación sometida a la consideración de la Escuela de Ingeniería
Química como requisito final para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería Química

Angélica Montero Jiménez

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio

San Pedro, 2014
Caracterización de la pérdida de extracto, enfocado en el área de fermentación-maduración de
la Cervecería de Costa Rica.
Práctica dirigida de graduación presentada a la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad
de Costa rica, como requisito final para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería Química.
Sustentante:
Angélica Montero Jiménez
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lng. E ebári Durán Herrera, PhD.
Presidente del Tribunal
lng. Gerardo Chacón Valle, M.Sc.
Director del Proyecto
Miembro Lector
Profesor Invitado
DEDICATORIA

Este proyecto, con el que culmina una etapa de mi vida, se lo dedico primeramente a Dios, a mis
padres, a mi familia en general, a mis verdaderos amigos que son como otra familia, a los
profesores de la escuela de Ingeniería Química, al director del proyecto, a los lectores, al
personal de la Cervecería de Costa Rica por todo su apoyo y enseñanzas.

Especialmente dedico este proyecto a la memoria de mi hermano y primo Mark Gamboa
Montero, quién dio un gran testimonio de amor, lucha y entrega, quién me enseñó que somos
capaces de grandes cosas en esta vida que no son medidas por el tiempo sino por la entrega y el
coraje, por él que fue y sigue siendo una inspiración y modelo de persona.

ii
AGRADECIMIENTOS

A mi Dios que me acompaña día a día, enseñándome a ser mejor y que me ha bendecido por
todo lo que tengo.

A mis padres simplemente por su amor y apoyo incondicional en mi vida, en mi carrera.

A mi hermana Mariela, mis sobrinos y familia en general.

A Carlos Solís por un tutor y un amigo en esta etapa de mi vida.

A Tatiana Solís y Alonso Brenes por ser un gran ejemplo y apoyo en la empresa, además de sus
enseñanzas.

A Andrea Méndez y todo el personal de la empresa por sus enseñanzas.

Al M.Sc. Gerardo Chacón del Valle, por su guía y dedicación durante el desarrollo de este
proyecto.

A Mario Bolaños por brindarme toda su ayuda y tiempo en esta etapa, además por ser el gran
amigo que es, siempre alentándome con su ejemplo de lucha y entrega.

A Cristina por ser mi hermana y acompañarme día a día, por animarme a terminar mi proyecto y
por impulsarme a ser mejor persona, sobre todo por alentarme a que debo y puedo conseguir
más triunfos en mi carrera y en mi vida, ella también es mi ejemplo.

iii
“Cuando nos preocupamos por las metas, si logramos un objetivo o no; sin darnos cuenta que la
vida pasa….estamos en un bus, sólo esperando llegar al destino, y no vemos el paisaje que nos
acompaña, paisaje que nos llena de vida, si lo sabemos apreciar. Por eso estamos aquí, para
vivir; está bien nacemos y morimos, pero esto no tendría sentido sino ¡VIVIMOS!”
Mark Gamboa Montero

iv
RESUMEN

El objetivo principal de esta práctica es caracterizar la pérdida de extracto en el área de
fermentación-maduración de la Cervecería de Costa Rica S.A, por medio de gráficos de control
individuales e índices de capacidad de proceso para seis tipos diferentes de cerveza. Con el fin de
aprender a manejar una de las herramientas que evalúa la calidad de un proceso. Además
evaluar, previamente a este objetivo, la variabilidad de los instrumentos de medición del
extracto, densímetro y Anton Paar DMA 4500, por medio de un análisis R&R, y saber cómo estos
afectan la variable de estudio, y generar un protocolo de medición, son parte de los
conocimientos que se van a adquirir para instruirse y deducir cuándo los datos de un proceso
son confiables y la importancia para que radiquen en un buen análisis posterior del proceso.

Se escogen distintos lotes de una misma marca de cerveza para evaluar el sistema de medición
de extracto en las áreas de producción destinadas. Se obtiene un resultado de R&R, en el área de
cocimiento del 21 % de repetibilidad y un 13% de reproducibilidad, y en el área del
Departamento de Calidad de un 12 % y 37% respectivamente. Con lo que se obtiene un sistema
de medición de extracto más eficiente en el Anton Para DMA 4500, aunque este posee un error
operacional más elevado es corregible.

Para analizar la capacidad del proceso se utilizan los índices de capacidad y los gráficos de
control individuales, a partir de los cuales se pueden obtener conclusiones importantes por
medio de un análisis correcto del comportamiento de los datos. Se utilizaron datos históricos de
producción proporcionados por la empresa durante el mes de diciembre del 2012 al mes de
setiembre del 2013.

De la variable analizada para los diferentes tipos de cerveza se tiene que: las marcas A y B son
capaces y estables, las marcas D y E son incapaces e inestables, las marca C y F son capaces, la
marca C es un poco más inestable que la F.

Además se concluye que en el área de fermentación existe un mayor porcentaje de la pérdida de
extracto que en resto de las áreas (cocimiento y filtración), esto es habitual, ya que se deben
hacer varios procedimientos para que el proceso continúe su curso usual, como lo son cosechas
y purgas lo que aumenta la pérdida tecnológica. Pero si, se recomienda mejorar el proceso
automatizándolo, esto dará mayor control en las pérdidas de producto mejorando la eficiencia y
ayudará en otros aspectos relevantes operacionales.

Se recomienda dar seguimiento a las gráficas de control, como un instrumento útil para
monitorear del porcentaje de la pérdida de extracto y detectar cambios de manera oportuna, al
relacionarlos con las causas o fuentes de variación, contribuyendo a aumentar la confiabilidad
del proceso.

v
ÍNDICE DE CONTENIDO

RESUMEN ............................................................................................................................. v
ÍNDICE DE CUADROS...................................................................................................................... ix
ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... xiii
CAPITULO 1. Introducción ......................................................................................................... 1
CAPITULO 2. Marco teórico ...................................................................................................... 3
2.1. Definiciones importantes en el área de la industria cervecera .................................... 3
2.1.1. Extracto .................................................................................................................... 3
2.1.2. Mosto....................................................................................................................... 3
2.1.3. Malta ........................................................................................................................ 3
2.1.4. Lúpulo ...................................................................................................................... 4
2.2. Producción industrial de cerveza .................................................................................. 4
2.2.1. Producción de mosto ............................................................................................... 4
2.2.2. Fermentación-maduración ...................................................................................... 5
2.2.3. Filtración .................................................................................................................. 6
2.3. Equipos para la medición de extracto ........................................................................... 8
2.4. Calculo de la pérdida de extracto ............................................................................... 10
2.5. Validación de procesos................................................................................................ 11
2.6. Definición de la Calidad ............................................................................................... 14
2.7. Estadística descriptiva aplicada al análisis de la calidad y variabilidad de un proceso ..
..................................................................................................................................... 15
2.8. La variabilidad en conjunto con el pensamiento estadístico ...................................... 16
2.9. Tipos de Variables ....................................................................................................... 17
vi
2.10. Medidas de Tendencia Central................................................................................... 18
2.11. Medidas de Dispersión o Variabilidad ........................................................................ 19
2.12. Identificando la Variación ........................................................................................... 21
2.13. Los cuatro estados de un proceso............................................................................... 22
2.14. Gráficos de Control ..................................................................................................... 24
2.14.1. Gráficos de control para medidas individuales ..................................................... 27
2.15. Análisis de Capacidad del proceso .............................................................................. 29
2.15.1. Índice C ................................................................................................................. 29
p
2.15.2. Índice C ................................................................................................................ 31
pk
2.15.3. Índice K .................................................................................................................. 34
2.15.4. Índice S .................................................................................................................. 35
t
2.16. Análisis de Repetibilidad y Reproducibilidad (R&R) .................................................... 35
CAPÍTULO 3. Protocolo para la medición de extracto ............................................................ 39
3.1. Metodología de la medición de extracto por medio de un densímetro de inmersión ..
..................................................................................................................................... 39
3.2. Diagrama de cajas del proceso de producción de cerveza y puntos de inspección de
extracto .................................................................................................................................... 40
CAPÍTULO 4. Evaluación de los sistemas de medición de extracto ........................................ 41
4.1. Metodología ................................................................................................................ 41
4.2. Análisis de Resultados ................................................................................................. 42
4.3 Conclusiones y Recomendaciones .............................................................................. 47
CAPÍTULO 5. Caracterización de la pérdida de extracto en el área de fermentación-
maduración. ........................................................................................................................... 49
5.1. Metodología ................................................................................................................ 49
5.2. Análisis de Resultados ................................................................................................. 52
vii
5.2.1. Marca A.................................................................................................................. 52
5.2.3 Marca B .................................................................................................................. 55
5.2.3. Marca C .................................................................................................................. 58
5.2.4. Marca D ................................................................................................................. 61
5.2.5. Marca E .................................................................................................................. 64
5.2.6. Marca F .................................................................................................................. 67
5.3 Conclusiones y Recomendaciones .............................................................................. 72
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................... 76
NOMENCLATURA .......................................................................................................................... 78
Apéndice A. Datos utilizados para los cálculos de repetibilidad y reproducibilidad y pérdida
de extracto (con la cual se calculará el porcentaje de la pérdida para el cálculo de los índices de
capacidad, límites de control y gráficos de control individual). ................................................... 79
Apéndice B. Cálculos Intermedios ........................................................................................ 83
Apéndice C. Muestras de Cálculo ......................................................................................... 93
viii
ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1. Características de las causas de variación en un proceso. .......................................... 21
Cuadro 2. Valores de C y su interpretación ................................................................................ 30
p
Cuadro 5. Resumen de resultados para análisis de capacidad del proceso de producción de
cerveza A en el área de fermentación-maduración para el análisis del porcentaje de la pérdida
de extracto……………………………………………………………………………………………………………………………. . 55
Cuadro 6. Resumen de resultados para análisis de capacidad del proceso de producción de
cerveza Pilsen en el área de fermentación-maduración para el análisis del porcentaje de la
pérdida de extracto…………………………………………………………………………………………………………………58
Cuadro 7. Resumen de resultados para análisis de capacidad del proceso de producción de
cerveza C en el área de fermentación-maduración para el análisis del porcentaje de la pérdida
de extracto……… ........................................................................................................................... 61
Cuadro 8. Resumen de resultados para análisis de capacidad del proceso de producción de
cerveza D en el área de fermentación-maduración para el análisis del porcentaje de la pérdida
de extracto……… ........................................................................................................................... 64
Cuadro 9. Resumen de resultados para análisis de capacidad del proceso de producción de
cerveza E en el área de fermentación-maduración para el análisis del porcentaje de la pérdida
de extracto……… ........................................................................................................................... 67
Cuadro 10. Resumen de resultados para análisis de capacidad del proceso de producción de
cerveza F en el área de fermentación-maduración para el análisis del porcentaje de la pérdida
de extracto………... ........................................................................................................................ 70
Cuadro A.1. Datos para el análisis R & R para el densímetro de inmersión en el área de
cocimiento para el mosto frío. ..................................................................................................... 79
Cuadro A.4. Datos para el cálculo de la pérdida de extracto para la marca A en el área de
fermentación-maduración. .......................................................................................................... 80
ix