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Guía para el Informe In Extenso de Estudio 2015 Pág. 1
UUNNIIVVEERRSSIIDDAADD NNAACCIIOONNAALL MMAAYYOORR DDEE SSAANN MMAARRCCOOSS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)
VVIICCEERRRREECCTTOORRAADDOO DDEE IINNVVEESSTTIIGGAACCIIÓÓNN
CCOONNSSEEJJOO SSUUPPEERRIIOORR DDEE IINNVVEESSTTIIGGAACCIIOONNEESS
GUÍA PARA LA ELABORACION DEL INFORME IN EXTENSO DE ESTUDIO DE INVESTIGACIÓN SIN/SIN 2015
A. DATOS GENERALES DEL ESTUDIO
1. Título del estudio. CREACIÓN DE MOLDES DE ACERO INOXIDABLE
PARA LA ELABORACIÓN DE QUESO ARTESANAL EN LA REGIÓN JUNÍN.
2. Código del estudio. Nº 151701085
3. Facultad. INGENIERÍA INDUSTRIAL
4. Programa y Línea de investigación. Indicar el programa y línea que
corresponda.
5. Instituto, Centro o Unidad de Investigación. INSTITUTO DE
INVESTIGACIÓN DE INGENIERÍA INDUSTRIAL.
6. Miembros del equipo de investigación.
Dependiente Código Apellidos y Nombres Participación
Responsable FII 0A1304 Mejía Elías, Ciro Javier Conducción del
proyecto
Miembros
FII 056928 Ramírez Morales, Fausto
David
Análisis de
datos
FII 0A2204 Tiburcio Alva, Rosa María Recopilación de
datos
FII 080896 Vivar Morales, Luís Bezarión Preparación de
informe
Colaborador
FII 12170149 Zurita Neira, Rosa Elvira Recopilación
datos
FII 12170141 Troche Huaturunco, Jubelo
Jans
Recopilación de
datos
FII 12170202 Ortiz Hurtado, Jesús Ángel Recopilación de
datos
FII 13170127 Rojas Carmona, Doris
Gládys
Recopilación de
datos
7. Firma del Responsable del estudio:
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B. CONTENIDO DEL INFORME IN EXTENSO: (subir archivo al sistema RAIS WEB)
ARTÍCULO CIENTÍFICO-ACADÉMICO REDACTADO
1. Resumen
El presente estudio se centra en el diseño de moldes de acero inoxidable
con estrías, que da la característica del queso serrano peruano, con la
finalidad de contribuir con la producción a pequeña escala para la
elaboración de queso artesanal. La creación de quesos en un molde usado
convencional y comercialmente es de totora o esparto trenzado (el que da al
queso unas estrías que es característica del queso serrano). Con el uso del
acero inoxidable se busca obtener un producto en condiciones óptimas de
salubridad sin modificar el sabor, olor, modo de preparación y la apariencia
característica.
2. Palabras Claves
Molde de quesos hecho de acero inoxidable.
Molde con relieve de sincho.
Software CAD/CAM.
Impresión 3D en PLA.
Esparto trenzado.
3. Introducción - objetivos
3.1. Hipótesis
La hipótesis es comprobar si es factible o no la creación de moldes para
quesos hechos en acero inoxidable, en los que se puedan producir de
manera similar a los hechos artesanalmente incluyendo sus formas, su
sabor, aroma y demás características que lo caracterizan y juntamente a eso
el queso debería ser comestible.
3.2. Introducción:
El humano con el pasar del tiempo ha inventado métodos para el control de
la higiene de los alimentos, ello trajo consigo una gama de pasos y
metodologías para la fabricación de los mismos y los lácteos no son una
excepción.
El mantener buenos estándares de limpieza es vital en un proceso
productivo, y aún más para el consumo, por ello, en la presente se
comprobara la viabilidad de la fabricación de moldes de acero inoxidable
para la elaboración de quesos artesanales, con ello se quiere asegurar la
creación de un queso con la forma conocida, hecha con paja trenzada, y a
su vez que tenga un mayor estándar en su higiene gracias al acero
inoxidable.
3.3. Objetivos:
3.3.1. El objetivo general es la implementación de moldes de acero
inoxidable en el proceso productivo del queso artesanal, para
reducir los tiempos de elaboración y contribuir a la mejora del
producto en condiciones óptimas de salubridad.
3.3.2. Los objetivos específicos son:
Mejora de la salubridad en la producción de queso
fresco.
Definir los moldes con respecto al tamaño y peso
sugerido del mercado.
Estudiar las propiedades físicas y químicas del material
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usado en el molde.
Reducción en los tiempos de moldeado del producto y
por tanto en el proceso de elaboración.
Inserción de tecnología en la producción de quesos.
Fácil acceso a la adquisición de los moldes de acero
inoxidable o quirúrgico a bajo costo.
4. Metodología y técnicas de investigación utilizadas
4.1. El inicio de la investigación es teórica, se realizó la revisión
bibliográfica.
4.2. Se tiene que realizar la recolección de información de la creación de
moldes para queso, para ello se realizó la búsqueda de los materiales
con los que se crean los moldes en los mercados productores de las
maneras y formas artesanales que usan en la actualidad.
4.3. Luego se analizaron los datos recolectados en el campo con los que
se hicieron los cálculos de dimensionado y forma.
4.4. Se ejecutó el diseño del molde usando un CAD, en nuestro caso fue
usado el Inventor Autodesk 2013.
4.5. Se analizaron los resultados obtenidos, usando un molde hecho en
una impresión 3D de nuestro prototipo digital en Inventor Autodesk
2013.
4.6. Paralelamente al punto anterior se verifica si el proceso se puede
realizar por medio de un embutido.
4.7. Se verifica que el material usado no contamine al producto ya que este
es comestible.
5. Exposición estructurada (capítulos, títulos, subtítulos, tablas, gráficos
según corresponda) de los resultados de la investigación
5.1. Antecedentes de la investigación: Antes de empezar con la
elaboración de nuestro prototipo nosotros investigamos si en el
mercado existía un molde de queso con las características que
buscamos. 5.1.1. Moldes de queso en el mercado.
5.1.1.1. Molde de quesos industriales: Los moldes de queso
industrial pueden ser mayormente de acero inoxidable o
algunas veces de polietileno y polipropileno. Además
estos moldes permites diferentes formas y dimensiones
según lo que se requiera, como por ejemplo:
Liso
Con sincho(como el de la totora)
Rejilla
Tetilla o rulo de cabra.
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5.1.1.2. Moldes de queso tradicional: Estos son elaborados
con esparto trenzado (totora) a comparación de los
moldes de queso industrial, estos
cuentan con poros que son muy
difíciles de limpiar y esto provoca
la acumulación de bacterias, por
ende estos moldes son solo
utilizados por fabricantes
artesanales que aún conservan su
tradición de la elaboración de
queso en las alturas orientado a un
mercado más reducido.
5.1.2. Molde de queso con relieve de Sincho:
Investigando sobre el proyecto, hemos hallado que existe en
el mercado un molde de queso con el relieve de sincho. Este
molde es distribuido por la empresa Primo Global Solutions y
cumple con la expectativa del molde que nosotros deseamos
fabricar.
La empresa Primo Global Solutions se dedica a la
industria Lechera brindando productos de calidad y alta
tecnología, aquí podemos ver en la la foto su molde de
queso con las características que requerimos.
Molde hecho de polietileno
El relieve, como se nota en la figura 2, se asemeja mucho
a del esparto trenzado y lo podemos comprobar con este
queso fabricado con el molde como lo parecíamos en la
figura 3.
c
b
v
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Relieve de sincho Queso
hecho con el molde
Además estos moldes están hecho de polietileno
sanitario, un material que es utilizado por la industria
alimenticia. Aunque solo distribuyen de polietileno y no
encontramos el modelo en acero inoxidable, lo que nos
deja aun el proyecto con la idea de hacer el molde de acero inoxidable o acero quirúrgico.
Según la cotización solicitada a la empresa, estos moldes de queso
cuestan 130 soles cada uno lo cual es caro para los pobladores de la
sierra.
5.2. Diseño del prototipo por software CAD: Para el diseño del
prototipo utilizaremos el software INVENTOR AUTODESK 2013, para
poder realizar el diseño el usuario deberá tener conocimiento
intermedio del software.
5.2.1. Alma del molde: primero diseñaremos el alma del molde con
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la finalidad de crear el molde que albergara el queso.
5.2.2. Relieve desplegado para un mecanizado de CNC: Para
la fabricación del molde en acero inoxidable necesitamos que
el relieve este en horizontal con el fin de que la maquina CNC
haga su trabajo y mecanice el dado que necesitaremos más
adelante.
Alma del molde
Molde de queso
Relieve
desplegado
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5.3. Fabricación del prototipo del molde
5.3.1. Impresión 3D del prototipo en PLA Una impresora 3D es una herramienta muy poderosa para
hacer prototipos, debido a que nos permite imprimir diversas
formas de manera sencilla y rápida. Puesto que nuestro objetivo
es hacer un molde de queso con el diseño de la totora. En la
imagen se observa un molde de queso artesanal, el cual
replicaremos en una impresora 3D.
Para este método primero tenemos que diseñar el molde en un
software CAD, para que con este diseño se imprima. Para eso
ya lo tenemos en inventor el diseño de cómo queremos nuestro
prototipo pero debemos probar la calidad de la impresión así
que el prototipo 1 es a referencia los moldes industriales ya que
son fáciles de diseñar puesto que su forma es de una geometría
sencilla.
Molde Industrial (acero inoxidable) Prototipo 1 (PLA)
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Después de hacer el prototipo 1 podemos observar que el acabado es
muy bueno para lo que queremos fabricar. Ahora utilizando el diseño
del molde de queso en inventor imprimiremos el prototipo 2.
Ahora tenemos un molde de queso con el relieve de sincho, si bien el
relieve no es una replicación exacta, el diseño se puede mejorar según
avance la investigación.
5.3.2. Mecanizado del molde CNC
El control numérico computarizado (CNC) nos permite hacer
prototipos de metal de alta precisión y con la forma deseada.
Sin embrago existen diversidad de máquinas CNC, para nuestro
caso en particular, haremos uso de una fresadora CNC EMCO
mil 250. Las maquinas CNC son programas con el código G, y
para poder generar el código G utilizaremos un software CAM
que para nuestro caso es Maxtercam X9.
El proceso consistiera en mecanizar en forma horizontal el
relieve del queso en el metal con la intención de crear dos
matrices (macho y hembra) para luego hacer el proceso de
embutición y darle la forma a la lámina de acero inoxidable.
Prototipo 2 (diseño CAD) Prototipo 2 (impresión 3D-PLA)
Fresadora CNC
Software CAM
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5.3.2.1. Proceso de embutido
Muchas veces en la industria para hacer envases de metal
se emplea un método de manufactura de embutición, para el
conformado de piezas no desarrollables, que requiere
generalmente el empleo de máquinas (prensas) y de utillajes
(matrices). Ahora lo que se tiene que hacer es desarrollar un
matriz para que tenga la forma del molde artesanal.
Lo que tenemos que hacer en el CNC es mecanizar una
matriz así como su punzón para hacer la embutición. Luego
haremos el proceso con una prensa hidráulica de alta
potencia o si no contamos lo haremos con gatas hidráulicas.
Aquí dejamos un ejemplo como se utiliza el proceso de
embutición.
Después de hacer el prensado removemos la rebaba si es
necesario y luego lo doblamos para que tenga la
circunferencia de un queso.
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6. Interpretación de datos
6.1. Comparación y discusión de los moldes hecho en la investigación:
6.1.1. Impresión 3D:
Con el molde hecho en impresión 3D procederemos a
probarlo haciendo un queso artesanal y verificamos si se
llegó a moldear con el relieve que se busca.
6.1.1.1. Fabricación del queso con el molde de la impresora
3D: Lo que buscamos con este experimento es solo
cambiar solo un proceso en la elaboración del queso, que
es de cuajar el queso en el molde en vez del esparto
trenzado. Lo que mostraremos aquí es el resultado final
del proceso en la elaboración del queso, para ver todo el
proceso se adjuntara el archivo en anexos.
Como observamos el relieve tiene un parecido con el
queso paria, aunque no le logro la forma exacta debido
que el diseño es muy complicado. El material del PLA es
un material biodegradable y sanitario pero el mayor
problema es que demora mucho en hacer un molde, por
ejemplo por cada molde se demoraría 4 horas, si
requerimos fabricar una docena tendríamos que imprimir
durante 48 horas sin detenerse para cumplir con un
pedido.
Material: PLA Peso: 39 gramos Tiempo de impresión: 3h 48 min Costo: 9.8 soles (solo material) Peso del queso: 642 gramos aprox.
Queso hecho por molde 3D
Queso paria artesanal
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6.1.2. Molde de acero inoxidable: El molde que queremos hacer por
medio del prensado no tuvimos éxito, debido que mecanizar
las matrices que utilizaremos en el proceso, solo le lograrían
en un maquina CNC de 5 ejes. Y la facultad cuenta con una
maquina fresadora CNC de 3 ejes.
Como nuestra fresadora CNC es de 3 ejes, es más limitado el
movimiento de la herramienta por lo que si desearíamos crear
una matriz tendría que ser una CNC de 5 ejes, por los
movimientos que tendría que realizar.
7. Conclusiones
No se logró el objetivo de crear un molde de acero inoxidable, por falta de
maquinaria especializada.
Si se logró crear un molde en impresora 3D, aunque falta mejor acabado de
diseño. Pero la creación del molde es muy lenta por lo que no serviría como
molde final para el proyecto.
8. Recomendaciones
Es recomendable usar material que facil de limpieza ya que la leche
que se usa para el queso contiene fermentos lácticos y necesitan ser
removidos para el siguiente proceso.
Utilizar regular en pastilla cuajante para un mejor acabado en el detalle
del molde.
9. Recomendaciones con producto de estudio
Es recomendable usar material que facil de limpieza ya que la leche
que se usa para el queso contiene fermentos lácticos y necesitan ser
removidos para el siguiente proceso.
Utilizar regular en pastilla cuajante para un mejor acabado en el detalle
del molde.
Fresadora de 5 ejes Fresadora de 3 ejes
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10. Referencias bibliográficas
PRIMO GLOBAL SOLUTIONS “Servicios en industria láctea”
ENERO 2016
http://www.primo.com.pe/index.php/products/quesos/item/39-
modelo-paria
Universidad del País Vasco “Procesos de Forja” febrero 2012
http://www.ehu.eus/manufacturing/docencia/713_ca.pdf
Quesos Argentinos “Queso artesanal y ricota” junio 2011
http://www.quesosargentinos.gov.ar/paginas/Cuadernillo-
QuesoArtesanalyRicotta-2.pdf
Learning MASTERCAM X8 LATHE step by step James
Valentino Joseph Goldenberg 2014
INVENTOR 2015 Ing. Carlos J. Quezada Cerna 2015
Manual de usuario de FANUC 21 para versión 13.76
11. Anexos
11.1. Elaboración del queso con el molde de la impresora 3D
a) Pasteurizamos la leche a 80 grados Celsius para matar a la bacterias
b) Utilizamos pastillas para cuajar la leche
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c) Empezamos a mover hasta que se forme el cuajo
d) Retiramos el cuajo del suero y procedemos depositarlo en el molde
e) Depositar todo en el molde según la cantidad de leche que se utilizó. Dejarlo reposar durante 12 horas.
g) Retirar el molde con mucho cuidado para no maltratar el queso.
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