lunes, 5 de mayo de 2008

Proceso productivo y diagramas de bloques y equipos

FLUJO DEL PROCESO PRODUCTIVO

El proceso de producción para la fabricación de jabones es de tipo homogéneo, como se puede observar en el diagrama siguiente, en el cual se establecen los productos y subproductos obtenidos del proceso.

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Las escalas posibles de producción que se pueden lograr son:


Escala (rango de producción)
Microempresa/artesanal: Hasta 0.5 ton/día
Pequeña empresa: de 0.5 a 10 ton/día
Mediana empresa: de 10 a 50 ton/día
Gran empresa: más de 50 ton/día

En cuanto al grado de actualización tecnológica en el giro se destaca lo siguiente:

Micro-empresa/artesanal: El proceso de marmita es de gran tradición y se utiliza principalmente a nivel artesanal. La producción obtenida por este método es muy limitada, ya que el tiempo de proceso de fabricación del jabón dura aproximadamente 15 días.

Pequeña empresa: A medida que la tecnología de fabricación de jabón ha cambiado, se ha comenzado a utilizar la saponificación alcalina continua, ha incrementado notablemente los volúmenes de producción al reducir los tiempos del proceso.

En las grandes empresas se tienen sistemas de control computarizado en plantas de saponificación continua de aceites y grasas con NaOH, en las cuales se producen en 2 horas la misma cantidad de jabón que por los métodos tradicionales se llevaría de 5 a 7 días.

Flujo del proceso de producción en una escala de micro empresa/artesanal

Se presenta el flujo del proceso productivo a nivel general, referente al producto seleccionado del giro y analizado con más detalle en esta guía.

Sin embargo, éste puede ser similar para otros productos, si el proceso productivo es homogéneo, o para variantes del mismo. Al respecto, se debe evaluar en cada caso la pertinencia de cada una de las actividades previstas, la naturaleza de la maquinaria y el equipo considerados, el tiempo y tipo de las operaciones a realizar y las formulaciones o composiciones diferentes que involucra cada producto o variante que se pretenda realizar.

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A continuación, se presenta una explicación del proceso productivo a nivel microempresa/artesanal:

Se describe el método antigüo o artesanal en el cual la fabricación se realiza en 15 días aproximadamente.

1. Recepción de materia prima

En esta actividad se efectúa el recibo y almacenaje temporal de las materias primas necesarias para el proceso de fabricación de los jabones. En particular se registran los datos del proveedor, procedencia, costo y cantidad entregada.

2. Transporte al área de cocción

3. Primera cocción

En primera instancia se vierten las sustancias grasas en una solución de agua de sal en pailas o recipientes abiertos. Una vez efectuado lo anterior se inicia la primera cocción, la cual consiste en el hervido de la mezcla, en la cual se incluyen también la refundición de la pedacería de cargas anteriores.

4. Agregado de ingredientes finales

Una vez efectuada la actividad anterior se procede a la adición de aceites de coco, sosa caústica en solución y brea, esta última para darle "cuerpo" al jabón.

Adicionalmente se agregan aceites delgados (de ajonjolí o cacahuate) y el sebo.

5. Segunda cocción

Una vez efectuado lo anterior se procede a la aplicación de vapor indirecto y directo durante tres a seis días, según el tamaño de las pailas. La agitación de la mezcla se realiza mediante la aplicación del vapor en forma de chorro por la base de las pailas.

6. Reposo y extracción de lejías

Una vez terminada la actividad de cocimiento se deja reposar la mezcla durante 7 días aproximadamente, dando lugar a que se formen dos capas.

La inferior es una solución acuosa de glicerina, impurezas y el exceso de sosa cáustica. Se da salida a la solución anterior, de la que posteriormente se extrae la glicerina.

La superior está formada por una masa cuajada de jabón que sube a la superficie debido a su poca densidad.

7. Mezclado y adición de ingredientes finales

El jabón cuajado que queda en las pailas se hierve nuevamente con agua y un poco de sosa caústica para asegurar la completa saponificación.

Se extrae la torta de jabón y se deposita todavía caliente en las máquinas mezcladoras o batidoras.

Las mezcladoras provistas de paletas baten la pasta hasta dejarla homogénea y de consistencia uniforme.

En el curso del batido se agregan perfumes, materias colorantes, adulterantes (silicatos) y sustancias para neutralizar las aguas duras según la clase de jabón que se desee elaborar.

8. Enfriado

De las mezcladoras pasa la pasta caliente a los moldes de fierro o madera con capacidad para 500 kg, donde se solidifica por enfriamiento lento. Esta actividad dura 3 días aproximadamente.

9. Corte y troquelado

Cuando se ha solidificado la pasta se quitan las paredes de los moldes, quedando por resultado bloques rectangulares de jabón.

Los bloques son cortados por máquinas cortadoras manuales o automáticas que los dividen en barras.

10. Prensado y troquelado

Las barras son sometidas a la acción de una prensa que les da el acabado y a una troqueladora para poner la marca y forma final.

11. Empaque

Una vez terminado el jabón se procede al empacado del mismo y a ser transportado al almacén de productos finales, donde se resguarda hasta su distribución.

12. Transporte al área de distribución

13. Distribución

Finalmente se realiza la actividad de distribución y entrega del producto terminado al cliente.

Flujo del proceso de producción en una escala de pequeña empresa:

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1. Recepción y almacenamiento de materias primas:

En esta actividad se efectúa el recibo y almacenamiento de las materias primas y se registran sus características principales, tales como proveedor, procedencia, costo y cantidad recibida.

2. Almacenamiento temporal:

Las materias primas permanecen almacenadas hasta su empleo en el proceso productivo.

Para el almacenamiento de las materias primas líquidas se requiere el empleo de grandes tanques superficiales o subterráneos. El almacenamiento deberá hacerse en locales de grandes dimensiones, que cuenten con las instalaciones necesarias para la prevención de accidentes (incendio, eléctricas, entre otros), en virtud de que se manejan materiales altamente inflamables.

3. Control de calidad de materias primas:

Para la elaboración del jabón de tocador se deberá realizar el análisis de calidad de las materias primas, pues de ésto dependerá totalmente la calidad del producto final.

Los análisis necesarios para la aceptación de las materias grasas que intervienen en el proceso de saponificación son entre otros:

  • Indice de Saponificación
  • Indice de Yodo
  • Indice de Acidez

El índice de saponificación se obtiene con objeto de saber si la materia grasa no se ha tratado químicamente. Este índice se designa con el número de miligramos de hidróxido de potasio que se contiene en un gramo de grasa.

El índice de iodo proporciona la cantidad de ácidos grasos no saturados presentes en las grasas; con el índice se obtienen las impurezas de las grasas. Según el índice de iodo, los aceites se clasifican en secantes (135-200); semisantes (90-135) y no secantes (menor de 90).

El índice de acidez sirve para calcular el contenido de ácidos grasos libres. El resultado se da en función del número de miligramos de hidróxido de potasio necesarios para neutralizar los ácidos minerales u orgánicos libres que se contienen en un gramo de grasa.

4. Dosificación de materias primas para la carga:

En base a la formulación establecida se procederá a la dosificación de las materias primas para una carga determinada de producción, los cuales se bombean a la paila de hervido para iniciar el proceso.

5. Saponificación inicial:

El término "saponificar" consiste en convertir un cuerpo graso en jabón, el cual puede hacerse en frío o en caliente.

La saponificación se logra haciendo actuar sobre las grasas la sosa o potasa; con sosa se obtienen jabones duros y con potasa jabones blandos.

A continuación se procede a cargar la paila o caldera de saponificación poniendo en ella las materias primas en las cantidades y orden que se da a continuación, para obtener al terminar el proceso de saponificación una carga de 600 kg de pasta de jabón.

  • Materias grasas150 kg
  • Sebo puro120 kg
  • Agua corriente100 lt

Se pone en marcha el sistema de caldeo a vapor, abriendo el serpentín y calentando el conjunto hasta que marque entre 80 y 90°C de temperatura. Comprobada ésta, se hace girar el sistema de agitado de la caldera, a fin de facilitar la fusión de todo su contenido.

Entonces, poco a poco y con gran cuidado, para evitar posibles derrames, se incorporarán, en chorro muy delgado y sin dejar de agitar, de forma que el producto de la caldera se mantenga a 80ºC, 41 lt de disolución de sosa cáustica, previamente preparada a 38ºC Beaumé. Una vez incorporada la disolución, se anota el tiempo y se procede al agitado del conjunto en la caldera por espacio de 45 min, procurando que en la misma la temperatura de su contenido se mantenga a 80ºC.

Transcurrido ese tiempo de agitado de la masa, se incorporan, en la misma forma que anteriormente, otros 82 lt de lejía de sosa cáustica a 38ºC Beaumé. Con esta nueva incorporación se obtendrá la completa saponificación de la masa jabonosa, y una vez terminada, se continuará el agitado del contenido de la caldera por espacio de 1 hr, cuidando de que la temperatura se mantenga en los 80ºC.

A continuación, sin dejar de mover, y con la temperatura mínima indicada en el seno del contenido de la caldera y la masa en estado de fluidez, se incorpora una disolución de sal común, también a 80ºC de temperatura, formada por 150 lt de agua corriente y 35 k de sal. A medida que se incorpora la salmuera se proseguirá el agitado de la masa, cuidando de que la temperatura del conjunto no varíe de los 80ºC ya indicados.

6. Reposo y enfriado

Terminada la incorporación de la salmuera, se continuará el agitado durante 30 min, transcurridos los cuales se detendrá el sistema de agitación, dejando el conjunto en reposo hasta que por si solo se enfríe el contenido de la caldera, o sea a temperatura ambiente. De este modo se habrá conseguido librar la masa de su exceso de lejía, quedando ésta en un pH neutro.

7. Purgado

Probablemente, si la masa quedara en reposo durante toda la noche, estaría fría al día siguiente, observándose de este modo dos capas: la superior estará constituida por el jabón solidificado, en forma de pasta neutra, y en el fondo de la caldera se hallará glicerina y sal (lejías), que se evacuará por el dispositivo de sangrar, o sea el de purga, que vaciará sobre el conducto que ha de llevarla al tanque colector de lejía. Las lejías así almacenadas pueden aprovecharse en posteriores fabricaciones.

8. Saponificación final:

Una vez purgada por completo la masa contenida en la caldera, se pone de nuevo en marcha el dispositivo de caldeo a vapor; cuando la pasta jabonosa vuelve a hallarse en estado de fluidez, se da marcha al agitador durante unos minutos y se le incorporan después, sin dejar de agitar, 32 ltr de glicerina. Se sigue moviendo hasta comprobar que la glicerina se ha incorporado totalmente, para lo cual bastarán unos 6 ó 7 min de agitado.

A continuación, sin dejar de agitar y con la masa a la misma temperatura de 80°C, se agregan lentamente 130 kgr de sal sódica básica, previamente pesados. La incorporación se efectuará en pequeñas porciones, y a medida que se observe su disolución se irán incorporando al jabón. Al final se proseguirá el agitado del contenido de la caldera por espacio de 45 min, quedando así terminado el proceso de saponificación.

9. Secado:

Una vez efectuada la operación anterior el producto se envía directamente al tanque de un secador, para de ahí alimentarlo a una serie de rodillos de acero que se enfrían con agua fría.

La película se endurece y pasa por seis rodillos, en donde cada rotación es un poco más rápida que la anterior.

Las tiras se elevan por una correa de transición sin fin ancha, con piezas cruzadas de madera a la parte superior de tres corres de alambre sin fin.

Las tiras finalmente caen a una caja recibidora sobre ruedas.

10. Picado:

El último rodillo se fija con un cuchillo afilado con dientes de sierra, el cual rompe el jabón en tiras de media pulgada de ancho.

11. Transporte:

El jabón de tiras es transportado al equipo de mezclado y molienda.

12. Mezclado:

Una vez efectuado lo anterior se alimentan las tiras a una prensa Ruchman, que consiste de ocho rodillos de granito en donde se realizan los procesos de mezclado y molido.

Mientras se introducen las tiras de jabón en el mezclador se rocían con aceite esencial o sustancias olorosas naturales o artificiales para perfumar el jabón neutro. Por lo general se adicionan de 8 a 10 gr de la esencia elegida por cada kilogramo de producto.

En virtud de que los perfumes tienden a volatizarse, se deberá emplear un fijador, como pueden ser resinas fijas o naturales, bálsamos o bien algún producto animal.

Adicionalmente se deberá añadir un colorante de anilina que se disuelve bien en agua caliente. Se debe observar que el colorante a elegir deberá coincidir con el olor del jabón.

Así, un jabón de olor a rosas se colorea de rosa, un jabón de lavanda en azul claro y así sucesivamente.

Finalmente se añaden aditivos disueltos al jabón en la mezcladora, con objeto de obtener jabones especialmente suaves y sobre-engrasados, tales como lanolina o emulsiones de ceras.

13. Molienda:

Durante el paso del producto por los rodillos que se mueven a velocidades crecientes, se prensan las tiras, con lo que se ocasiona que se unan y mezclen perfectamente. Cuando dejan el último rodillo, un cuchillo corta nuevamente el jabón en tiras produciéndose la molienda del producto.

14. Extruido:

Las tiras obtenidas permanecen todavía calientes con el contenido apropiado de humedad, con el objeto de que cuando pasen por la máquina de extrusión se unan perfectamente, lo cual se logra por la presión que se ejerce mediante un tornillo de espiral que lo hace pasar a través de un dado; el tornillo y el dado se calientan con vapor. El producto obtenido consiste en una larga barra de jabón del ancho y grueso proyectados para las pastillas. Esto se conseguirá poniendo en el extremo de la máquina un orificio de salida de la barra, una pieza especial perforada, que al pasar la barra por su parte central, hace que salga con la forma cuadrada, rectangular, cilíndrica, según la forma que tenga dicha pieza-molde.

15. Cortado:

A continuación seguirá la operación de cortado, la cual se realiza en la máquina automática cortadora de pastillas.

16. Control de calidad del producto terminado:

Con el fin de mantener un adecuado control en la producción de jabón de tocador, se establecieron ciertos parámetros, dentro de los cuales se asegurará una buena calidad constante. Esto se podrá lograr mediante ciertos análisis a los que se deberá someter el producto para checar su composición.

En términos generales, se puede citar que no debe contener grasa insaponificable, ni exceso de sosa arriba y abajo de dichos parámetros.

Los parámetros principales a los que se sujetará el jabón que se elabore por el proceso de hervido son:

  • El contenido de humedad deberá ser de aproximadamente 23%.
  • La cantidad de álcali caústico libre no debe exceder de 0.05%.
  • No deberá tener más de 0.1% de grasa insaponificable presente.
  • El contenido de sal debe estar controlado a aproximadamente 0.5% y menor; a mayor contenido de sal, el jabón se vuelve quebradizo y está propenso a agrietarse.

17. Prensado:

Una vez que se realizó el cortado en pastillas se proceden a pasarlas por la máquina troqueladora, de donde salen con su marca y forma definitiva.

18. Empacado:

Finalmente las piezas terminadas pasan a una máquina empaquetadora, de donde sale el producto para ser colocado en cajas de cartón.

19. Transporte:

Las cajas empacadas se trasladan al almacén de producto terminado.

20. Almacenamiento temporal:

Las cajas permanecen almacenadas temporalmente hasta su envío al cliente. El almacén de producto terminado deberá mantener ciertas condiciones de humedad y circulación de aire para mantener el producto en buen estado.

21. Distribución y entrega al cliente:

El proceso concluye con la distribución y entrega al cliente.

Este producto tiene una vida de anaquel bastante larga siempre y cuando no se abra el empaque del producto, por lo que se deberán tener precauciones para un manejo y almacenamiento adecuado.

Un día tradicional de operaciones

El proceso productivo para la fabricación de jabones de tocador en una pequeña empresa dura de 5 a 7 días aproximadamente, por lo que en un día de operación se realiza una parte del mismo. En virtud de lo anterior, por lo general se operan los 3 turnos de trabajo.

Las actividades generales de un día tradicional de operaciones se pueden resumir de la siguiente forma.

La entrada del primer turno será a las 6:00 hrs., el segundo a las 14:00 hrs y el tercero a las 22:00 hrs.

A inicios del día el Gerente de Producción verifica con el Jefe de Turno el estado de avance del proceso productivo y el programa de producción.

El Jefe de turno verifica la asistencia de personal, uniformes y equipo de seguridad de los empleados, así como el estado físico del equipo principal y accesorios requeridos para el proceso de fabricación de jabones, así como las necesidades de mantenimiento y reparación de los equipos.

Una vez realizado lo anterior, el Jefe de Turno supervisa la dosificación de las materias primas para el inicio del proceso de saponificación. Al terminar cada actividad del proceso se continua con otra, por lo que no se pierde la continuidad en el mismo, tal como se indicó en la explicación a detalle del proceso productivo. Para llevar a cabo lo anterior se debe llevar el control de cada carga del proceso, detallando la fase en la cual se encuentran cada etapa del mismo.

El Encargado de Control de Calidad inicia las labores del día verificando que las materias primas cumplan con las especificaciones de calidad requeridas. Al final del proceso efectuará el control de calidad del producto terminado.

En cada uno de los turnos se les proporciona 1 hora a los empleados, para tomar sus alimentos y un pequeño descanso.

A las 14:00 hrs y a las 22:00 hrs se efectúan los cambios de turno, en el cual el Jefe de Turno verifica las actividades realizadas, de manera tal que se continuén las labores de una forma continua.

Al finalizar el día, el Gerente de Producción evalúa el cumplimiento de las metas de producción, estableciendo los mecanismos necesarios para solucionar los problemas presentados.

El Gerente de Ventas verifica el programa de ventas, así como las entregas realizadas.

Al término del proceso de cada carga de producto se deberán realizar las operaciones de limpieza de equipo y accesorios empleados, actividad que es realizada por los propios operadores de los equipos.

Distribución Interior de las Instalaciones:

Los factores a considerar en el momento de elaborar el diseño para la distribución de planta son:

a) Determinar el volumen de producción

b) Movimientos de materiales

c) Flujo de materiales, y

d) Distribución de la planta.

Se recomienda utilizar, como esquema para la distribución de instalaciones, el flujo de operaciones orientado a expresar gráficamente too el proceso de producción, desde la recepción de las materias primas hasta la distribución de los productos terminados, pasando obviamente por el proceso de fabricación.

Flujo de materiales

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Además de la localización, diseño y construcción de la planta es importante estudiar con detenimiento el problema de la distribución interna de la misma, para lograr una disposición ordenada y bien planeada de la maquinaria y equipo, acorde con los desplazamientos lógicos de las materias primas y de los productos acabados, de modo que se aprovechen eficazmente el equipo, el tiempo y las aptitudes de los trabajadores.

Las inatalaciones necessarias para una pequeña empresa de este giro incluyen, entre otras, las siguientes áreas:

  • Recepción, documentación y descarga de materias primas y combustibles.
  • Tanques de almacenamiento de materias primas
  • Tanques de almacenamiento de agua y combustibles
  • Almacén de materias primas
  • Area de proceso de saponificación
  • Area de moldeado
  • Area de proceso final de producción (picado, mezclado, molienda, extrusión, cortado, prensado y empaque)
  • Area de control de calidad de materia prima y producto terminado
  • Almacén de producto terminado
  • Carga de producto terminado a vehículos de transporte para su distribución
  • Oficinas técnicas y administrativas
  • Vestidores, baños y sanitarios
  • Servicios médicos
  • Atención a clientes
  • Estacionamiento
  • Areas verdes

Ejemplo de la distribución interna de las instalaciones de la planta:

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Determinación de costos y márgenes de operación:

El estudio de los costos de operación es la piedra angular en toda clase de negocios, ya que permite no sólo la obtención de resultados satisfactorios, sino evitar que la empresa cometa errores en la fijación de los precios y que esto derive en un resultado negativo.

En la determinación de los costos, se debe tomar en cuenta que su valor cambia por posibles fluctuaciones en los precios o por diversos grados de utilización de la capacidad instalada.

En términos generales, el precio se puede establecer por debajo o por encima del de la competencia o ser igual al de ella.

  • Costos directos (materia prima y remuneraciones del personal)
  • Costos y gastos indirectos
  • Margen de utilidad

Una vez obtenido el precio del producto final se deberá ponderar respecto de los precios de los competidores y la situación de oportunidad (oferta-demanda).

Distribución del producto:

La importancia del sistema de distribución se subestima muchas veces a pesar de que impacta en los volúmenes de venta y de que se refleja en un mal aprovechamiento del potencial del mercado, así como en acumulaciones excesivas de inventarios que, en otras consecuencias, incidirán en la rentabilidad del capital.

Los canales de distribución más importantes para los productos del giro son los mayoristas/distribuidores, tiendas de autoservicio y de abarrotes. Otra opción importante es la exportación