14524 Operaciones y Procesos

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Gua Docente Asignatura: Operaciones y Procesos de la Tecnologa de Alimentos Cdigo: 14524 Grupo: 11 Titulacin: Licenciatura en Ciencia y Tecnologa de los Alimentos Profesor/a: Diana Martn Garca Curso Acadmico: 2012-2013

1. ASIGNATURA / COURSE

1.1. Nombre / Course Title

OPERACIONES Y PROCESOS DE LA TECNOLOGA DE ALIMENTOS / OPERATIONS AND PROCESSES IN FOOD TECHNOLOGY

1.2. Cdigo / Course Code

14524

1.3. Tipo / Type of course

Troncal / Compulsory

1.4. Nivel / Level of course

Grado / Grade

1.5. Curso / Year of course

Primero / first course

1.6. Semestre / Semester

1

1.7. Nmero de crditos / Number of Credits Allocated

5

1.8. Requisitos Previos / Prerequisites

Es recomendable poseer conocimientos bsicos de fsica y qumica.

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1.9. Es obligatoria la asistencia ? / Is attendance to class mandatory?

NO / NO. Asignatura en extincin

1.10. Datos del profesor/a / profesores / Faculty Data

Diana Martn Departamento: Qumica-Fsica Aplicada

Facultad: Ciencias Mdulo 08 / Despacho 502 Telfono: 91 0017930 e-mail: [email protected] pgina Web: Horario de Tutoras Generales: Mediante cita previa concertada con el profesor.

1.11. OBJETIVOS DEL CURSO /OBJETIVE OF THE COURSE

Objetivos

Aprender los fundamentos tericos bsicos, los equipamientos genricos y el efecto en las propiedades de los productos de las operaciones unitarias que integran los procesos de transformacin y conservacin de los alimentos. Entender el concepto de optimizacin de las variables operativas y su relacin con la competitividad de la industria.

COMPETENCIAS Al finalizar la asignatura, el estudiante deber ser capaz de:

Identificar y combinar adecuadamente las operaciones unitarias necesarias para llevar a cabo un proceso de elaboracin de alimentos.

Seleccionar el tipo de equipo ms adecuado para cada una de esas operaciones.

Identificar las variables operativas que rigen el comportamiento de cada operacin y seleccionar los valores ms adecuados para el funcionamiento ptimo del proceso (calidad, rendimientos y economa).

Realizar clculos sencillos relativos a algunos aspectos tcnicos de las operaciones y procesos.

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1.12 . Contenidos del Programa / Course Contents

BLOQUE I: INTRODUCCIN

Contenidos Tericos y Prcticos 1.- Introduccin a la Tecnologa de los Alimentos. La Tecnologa de los Alimentos: desarrollo histrico, concepto actual, mbito, objetivos y relaciones con otras disciplinas. Importancia de la

industria alimentaria en el mundo. Situacin de la industria alimentaria en Espaa. Tendencias

actuales del consumo de alimentos. I+D+I alimentaria. Produccin de alimentos: operaciones

bsicas, procesos y diagramas de flujo. Categoras bsicas: transformacin y conservacin.

2.- Fundamentos tericos y herramientas de clculo para el anlisis de operaciones bsicas. Propiedades fsicas de los alimentos. Balances de materia y energa. Procesos en estado

estacionario y no estacionario. Procesos continuos y discontinuos. Transferencia de calor y

materia. Equilibrio entre fases.

Objetivos y Capacidades a Desarrollar

Que el estudiante adquiera el concepto de Tecnologa de Alimentos.

Que se forme una idea de la importancia que tiene la industria alimentaria dentro de la industria en general.

Que comprenda ciertos conceptos y trminos bsicos de la Tecnologa de Alimentos.

Que reafirme los fundamentos tericos que gobiernan la transferencia de calor y de materia y el equilibrio entre fases en las operaciones bsicas.

BLOQUE II: OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIN

Contenidos Tericos y Prcticos 3.- Limpieza. Contaminantes ms frecuentes. Funciones de la limpieza. Requisitos de los

mtodos de limpieza. Limpieza en seco. Tamizado. Aspiracin: concepto de fluidificacin.

Abrasin. Limpieza magntica. Limpieza electrosttica. Separacin de contaminantes mediante

radioistopos y rayos X. Lavado en hmedo: ventajas e inconvenientes. Inmersin. Aspersin.

Flotacin. Ultrasonidos. Escurrido y secado. Procedimientos de limpieza combinados. Pelado:

requisitos. Mtodos de pelado: Pelado al vapor, pelado con cuchillas, abrasin, pelado custico,

pelado a la llama. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.Ejemplos de aplicaciones

en la industria alimentaria.

4.- Seleccin y Clasificacin. Necesidad de la seleccin. Mtodos de seleccin: seleccin por

peso, seleccin por tamao, seleccin por forma, seleccin fotomtrica. Factores de clasificacin.

Mtodos de clasificacin. Procesado digital de imgenes. Ejemplos de aplicaciones en la industria

alimentaria.

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5.- Reduccin de tamao. Fuerzas y fenmenos mecnicos implicados en la reduccin de

tamao. Efectos sobre los alimentos. Clasificacin de las operaciones de reduccin de tamao.

Seleccin de las fuerzas de rotura. Estimacin de la energa de molienda. Maquinaria para

alimentos fibrosos. Maquinaria para alimentos secos. Ejemplos de aplicaciones en la industria

alimentaria.

6.- Mezcla. Definicin, clasificacin y objetivos de las mezclas. Fundamentos de la mezcla de

slidos. Fundamentos de la mezcla de lquidos, viscosidad, ecuacin de potencia. Mezcladoras

para slidos secos. Mezcladoras para lquidos de viscosidad baja-media. Mezcladoras para

lquidos muy viscosos y pastas. Efectos de la mezcla sobre los alimentos. Ejemplos de

aplicaciones en la industria alimentaria.

7.- Emulsificacin-Homogeneizacin. Definicin y propsito de la emulsificacin y

homogeneizacin. Fundamentos fsico-qumicos. Emulsiones o/w y w/o. Estabilidad de

emulsiones. Procedimiento de emulsificacin. Homogeneizadores a alta velocidad.

Homogeneizadores a presin. Molinos coloidales. Emulsificadores ultrasnicos. Efectos

producidos sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

Objetivos y Capacidades a Desarrollar Particularizacin de los objetivos y competencias del curso (apartado 1.11) a las operaciones y procesos de este bloque.

BLOQUE III: OPERACIONES Y PROCESOS DE SEPARACIN

Contenidos Tericos y Prcticos 8.- Decantacin. Definicin y usos de la decantacin. Sedimentacin tipo I, II, III y IV.

Principios de funcionamiento y diseo de un decantador continuo. El sedimentador de lamelas.

Caudal lmite de alimentacin. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

9.- Centrifugacin. Fundamentos, semejanzas y diferencias con la decantacin. Coeficiente de

centrifugacin, caudal lmite de alimentacin. Separacin de lquidos inmiscibles. Clarificacin

centrfuga. Separacin de lodos. Filtracin centrfuga. Maquinaria. Ejemplos de aplicaciones en

la industria alimentaria.

10.- Filtracin. Definicin y finalidades de la filtracin. Fuerzas y mecanismos implicados.

Filtracin en masa, filtracin por aluvionaje. Progreso de la filtracin: flujos, presiones y tiempos.

Filtros a presin. Filtros a vaco. Ventajas y desventajas de ambos tipos. Ejemplos de aplicaciones

en la industria alimentaria.

11.- Separaciones por membrana. Definicin, semejanzas y diferencias con la filtracin

convencional. Tipos de separaciones: ultrafiltracin, smosis inversa, dilisis y electrodilisis.

Mecanismos predominantes en UF y OI. Variacin del flujo transmembrana. Factores limitantes

del rendimiento de las membranas, polarizacin. Efecto sobre el flujo de las condiciones de

operacin. Tipos y selectividad de membranas. Mdulos y montajes de UF y OI. Ejemplos de

aplicaciones en la industria alimentaria.

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12.- Evaporacin. Operaciones de eliminacin de agua por aporte de calor: objetivos, tipos de

operaciones y conceptos bsicos. La evaporacin: definicin y fundamentos. Factores que afectan

a la velocidad de evaporacin. Tipos de evaporadores. Evaporadores de efectos mltiples. Efectos

de la evaporacin en los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

13.- Extraccin por presin. Operaciones de extraccin: conceptos bsicos y tipos. La

extraccin por presin: objetivos, mecanismo, factores que influyen en el rendimiento y en la

calidad del extracto. Instalaciones. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

14.- Extraccin slido-lquido. Definicin. Fases de la extraccin slido-lquido. Teora:

equilibrio slido-lquido, transferencia de materia. Extraccin en contracorriente con contactos

mltiples. Calculo del nmero de etapas de contacto. Factores que influyen en la eficacia de la

extraccin. Principales tipos de extractores. Instalaciones: de percolacin y de inmersin.

Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

15.- Extraccin SFE. Fundamentos. Historia. Definicin de fluido supercrtico. El poder

disolvente de los fluidos supercrticos. Propiedades de transporte de los fluidos supercrticos. El

CO2 como agente extractante de material biolgico. Modificadores. Ventajas e inconvenientes de

la extraccin con fluidos supercrticos. Extraccin industrial. Diseo de procesos de extraccin

supercrtica. El futuro de la extraccin supercritica. Ejemplos de aplicaciones en la industria

alimentaria.


BLOQUE IV: OPERACIONES Y PROCESOS DE CONSERVACIN

Contenidos Tericos y Prcticos 16.- Agentes responsables del deterioro de los alimentos y principios generales de

conservacin. Agentes microbianos. Agentes enzimticos. Agentes qumicos. Conservacin por

calor. Conservacin por fro. Conservacin por disminucin de la actividad de agua.

Conservacin por mtodos qumicos. Conservacin por mtodos biotecnolgicos. Conservacin

por radiaciones ionizantes.

17.- Pasteurizacin. Generalidades sobre tratamientos trmicos de conservacin de alimentos.

Reducciones decimales, valores D y Z. Factores de destruccin trmica relativos al medio y

relativos a la poblacin microbiana. Combinaciones tiempo-temperatura: criterio de clasificacin

de los tratamientos trmicos. Tipos de pasteurizacin, temperaturas y tiempos. Pasteurizacin en

flujo discontinuo y en flujo continuo. Pasteurizadores de placas, tubulares y de superficie barrida.

Bactofugacin. Vida til y efecto sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria

alimentaria.

18.- Esterilizacin por calor. Temperaturas y tiempos de esterilizacin. Esterilizacin de

alimentos envasados en autoclave. Velocidad de penetracin del calor y tiempo de esterilizacin.

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Autoclaves convencionales, ciclo de esterilizacin. Esterilizadores hidrostticos continuos. Vida

til y efecto sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

19.- UHT. Temperaturas ultra-altas y tiempos muy cortos. Esterilizacin fuera del envase en flujo

continuo. Calentamiento indirecto: placas y tubos. Calentamiento directo: inyeccin e infusin.

Vida til y efecto sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

20.- Escaldado. El escaldado: un mal necesario. Objetivos. Ventajas e inconvenientes de los sistemas de escaldado por agua y vapor. Instalaciones. Efecto del escaldado en los alimentos.


21.- Refrigeracin. Aplicacin del fro a la conservacin de los alimentos. Sistemas de

eliminacin de calor. Caractersticas de la refrigeracin. Efecto sobre los microorganismos y

enzimas. Refrigeracin como mtodo para preservar la calidad de los alimentos. Clculo del

tiempo de refrigeracin. Requerimientos del almacenamiento refrigerado. Procesos que pueden

acompaar a la refrigeracin : almacenamiento en atmsfera controlada y modificada. Productos

mnimamente procesados y refrigerados. Indicadores tiempo-temperatura.

22.- Congelacin. Curva de congelacin. Cambios producidos durante la congelacin : efectos de

concentracin, daos producidos por formacin de cristales de hielo. Prevencin prdida de

calidad de los productos congelados. Descongelacin. Clculo de la carga calorfica. Clculo del

tiempo de congelacin. Mtodos de congelacin por aire (almacenes frigorficos, congeladores

rpidos, congeladores de lecho fluidizado), por contacto indirecto con un refrigerante (para

alimentos slidos y bombeables) y por inmersin directa en un medio refrigerante (lquidos de

bajo punto de congelacin y lquidos criognicos).

23.- Deshidratacin. Objetivos. Factores que intervienen en la deshidratacin. Teora.

Psicrometra. Mecanismo de la deshidratacin. Instalaciones. Deshidratacin por atomizacin.

Efecto de la deshidratacin en los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.

24.- Liofilizacin. Definicin y objetivos. Peculiaridades del secado por liofilizacin.

Sublimacin, diagrama de fases del agua, liofilizacin a presin atmosfrica. Constituyentes

bsicos de un liofilizador. Etapas de la operacin. Efectos sobre los alimentos. Liofilizadores.


25.- Procedimientos tradicionales de conservacin de los alimentos. Secado. Azucarado.

Salazn. Curado. Ahumado. Fermentacin. Clasificacin segn los principios generales de

conservacin. Impacto sensorial y diversificacin alimentaria.

26.- Tendencias actuales en la conservacin de alimentos. Irradiacin. Altas presiones.

Campos elctricos pulsantes de alta intensidad. Campos magnticos oscilantes. Pulsos de luz.

Ultrasonidos. Mtodos barrera. Teora de la acumulacin de obstculos y mtodos combinados.


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1.13 . Referencias de Consulta Bsicas / Recommended Reading.

Aguado, J. (Ed.) Ingeniera de la industria alimentaria. Vol I. Conceptos bsicos Ed. Sntesis,

Madrid (1999).

Brennan, J.G.; Butters, J.R.; Cowell, N.D. y Lilly, A.E.V. Las operaciones de la ingeniera de los alimentos Ed. Acribia, Zaragoza (1980).

Casp, A.y Abril, J. Procesos de conservacin de alimentos A. Madrid Vicente Ediciones - Ediciones Mundi-Prensa. Madrid (1999).

Earle, R. L. Ingeniera de los alimentos : las operaciones bsicas del procesado de los alimentos Ed. Acribia, Zaragoza (1988).

Fellows, P. Tecnologa del procesado de los alimentos: Principios y prcticas Ed. Acribia, Zaragoza (1993).

Lewis, M.J. Propiedades fsicas de los alimentos y de los sistemas de procesado Ed. Acribia, Zaragoza (1993).

Mafart, P. y Bliard, E. Ingeniera industrial alimentaria 2 vols. Ed. Acribia, Zaragoza (1993 y 1994).

Ordez, J.A. (Ed.) Tecnologa de los alimentos. Vol. I. Componentes de los alimentos y procesos. Sntesis. Madrid (1998).

Potter, N.N. y Hotchkiss, J.H. "Ciencia de los alimentos" Acribia, Zaragoza (1999).

Rahman, M. S. Manual de conservacin de los alimentos. Acribia, Zaragoza (2003). Rodrguez, F. (Ed.) Ingeniera de la industria alimentaria. Vol II. Operaciones de procesado de

alimentos Ed. Sntesis, Madrid (2002). Rodrguez, F. (Ed.) Ingeniera de la industria alimentaria. Vol III. Operaciones de conservacin

de alimentos Ed. Sntesis, Madrid (2002). Singh, R.P. and Heldman, D.R. Introduccin a la ingeniera de los alimentos Ed. Acribia,

Zaragoza (1997).

Stewart, G.F.y Amerine, M.A. Introduction to food science and technology. Academic Press. London (1982).

Thorne, S. The History of Food Preservation . Parthenon Pub. Group Ltd., Cumbria (1986).

2 Mtodos Docentes / Teaching methods

Dado que la Licenciatura en Ciencia y Tecnologa de los Alimentos ha comenzado su extincin, inicindose los estudios de Grado en Ciencias de la Alimentacin en la UAM, esta asignatura tendr un rgimen sin docencia, con derecho a tutela acadmica. Tutora individual y/o en grupos reducidos: sesiones de 1 hora de tutora, previa solicitud por correo electrnico al profesor.

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3 Mtodos de Evaluacin y Porcentaje en la Calificacin Final / Assessment Methods and Percentage in the Final marks

Convocatoria ordinaria: Se basar en un nico examen (100% de la calificacin final), que constar de dos partes:

-Parte 1: cuestionario tipo test. Hasta 5 puntos. -Parte 2: resolucin de ejercicios prcticos y problemas (similares a los propuestos en tutoras y en las guas de problemas). Hasta 5 puntos. Ambas partes estarn basadas en el programa de la asignatura y en conceptos bsicos de la misma. El examen se valorar sobre una puntuacin mxima de 10 puntos, siendo el resultado de la suma de las puntuaciones de la Parte 1 ms la Parte 2. El examen se aprobar al obtener una calificacin igual o superior a 5 puntos entre la Parte 1 ms la Parte 2. En el caso de que alguna de las partes no alcance una calificacin igual a 2 puntos, no se realizar el cmputo de ambas.

Convocatoria extraordinaria: Se llevar a cabo de forma igual a la evaluacin ordinaria.

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