UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS

OPERACIONES UNITARIAS II

Nombre: Karen Hidalgo E. Fecha: 2011-09-15

Daysy Minchala P. Curso: Sexto Semestre “U”

Gissela Ramos I.

CONCEPTO DE OPERACIONES UNITARIAS

Las operaciones unitarias son los procesos que se ejecutan dentro de una planta industrial y que están destinadas a causar una transformación física de las materias primas para obtener un producto semiprocesado o final.

Las operaciones unitarias son muchas y, algunas de ellas, son muy específicas. Con el objetivo de dar a conocer los principios básicos y las metas que se persiguen con su aplicación se han subdividido la totalidad de las operaciones en unos pocos grupos representativos, tomando como punto de selección el objetivo para el cual cada operación unitaria aplicada.

TIPOS DE BOMBAS

Según el principio de funcionamientoLa principal clasificación de las bombas se realiza atendiendo al principio de funcionamiento en el que se basan:

Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas, en las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas. En caso de poder variar el volumen máximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en

• Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el

movimiento del fluido es discontínuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial.

• Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica.

Bombas rotodinámicas, en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con álabes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de máquinas el flujo delfluido es contínuo. Estas turbomáquinas hidráulicas generadoras pueden subdividirse en:

• Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor.

• Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro.

• Diagonales o helicocentrífugas cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra dirección entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.

Según el tipo de accionamiento

Electrobombas. Genéricamente, son aquellas accionadas por un motor eléctrico, para distinguirlas de las motobombas, habitualmente accionadas por motores de explosión

• Bombas neumáticas que son bombas de desplazamiento positivo en las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido.

• Bombas de accionamiento hidráulico: como la bomba de ariete o la noria.• Bombas manuales: Un tipo de bomba manual es la bomba de balancín.

TIPOS DE BOMBAS DE ÉMBOLO

Bomba aspiranteBomba aspirante de émbolo alternativo. En una "bomba aspirante", un cilindro que contiene un pistón móvil está conectado con el suministro de agua mediante un tubo. Una válvula bloquea la entrada del tubo al cilindro. La válvula es como una puerta con goznes, que solo se abre hacia arriba, dejando subir, pero no bajar, el agua. Dentro del pistón, hay una segunda válvula que

funciona en la misma forma. cuando se acciona la manivela, el pistón sube. Esto aumenta el volumen existente debajo del pistón, y, por lo tanto, la presión disminuye. La presión del aire normal que actúa sobre la superficie del agua, del pozo, hace subir el líquido por el tubo, franqueando la válvula-que se abre- y lo hace entrar en el cilindro. Cuando el pistón baja, se cierra la primera válvula, y se abre la segunda, que permite que el agua pase a la parte superior del pistón y ocupe el cilindro que está encima de éste. El golpe siguiente hacia arriba hace subir el agua a la espita y, al mismo tiempo, logra que entre más agua en el cilindro, por debajo del pistón. La accióncontinúa mientras el pistón sube y baja.Una bomba aspirante es de acción limitada, en ciertos sentidos. No puede proporcionar un chorro continuo de líquido ni hacer subir el agua a través de una distancia mayor a 10 m. entre la superficie del pozo y la válvula inferior, ya que la presión normal del aire sólo puede actuar con fuerza suficiente para mantener una columna de agua de esa altura. Una bomba impelente vence esos obstáculos.

Bomba impelenteBomba impelente de émbolo alternativo. La bomba impelente consiste en un cilindro, un pistón y un caño que baja hasta el depósito de agua. Asimismo, tiene una válvula que deja entrar el agua al cilindro, pero no regresar. No hay válvula en el pistón, que es completamente sólido. Desde el extremo inferior del cilindro sale un segundo tubo que llega hasta una cámara de aire. La entrada a esa cámara es bloqueada por una válvula que deja entrar el agua, pero no salir. Desde el extremo inferior de la cámara de aire, otro caño lleva el agua a un tanque de la azotea o a una manguera.

Bomba centrífugaUna bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y potencial requeridas. Aunque la fuerza centrífuga producida depende tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del líquido, la energía que se aplica por unidad de masa del líquido es independiente de la densidad del líquido.

Fuente: Hydraulic Institute

REACCION DE MAILLARD

FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

Cuando un fluido fluye en capas, de una manera uniforme y regular se le conoce como flujo laminar; como por ejemplo cuando se abre un grifo de agua lentamente, hasta que el chorro es uniforme y estable; pero si se abre más el flujo permitiendo que aumente la velocidad del flujo, se alcanzará un punto en el que el flujo ya no es uniforme ni regular, a este flujo se le conoce como flujo turbulento.

FLUJO EN UNA TRANSICIÓN

El primer régimen de transición es el que pasa de flujo tapón a régimen laminar, a medida que el caudal aumenta, los efectos de corte comenzarán a afectar las capas dentro del fluido y a reducir el tamaño del tapón en el centro del flujo. La velocidad aumentará desde el pozo hasta el borde del tapón central. El perfil de velocidad es plano a través del tapón que tiene la mayor velocidad, y decae o disminuye a cero en la pared del conducto.

Clostridium botulinum

Es un microorganismo muy distribuido en el suelo, a veces en aguas dulces y marinas y están implicados en muchos alimentos, sobre todo en Europa los brotes toxiinfectivos están asociados fundamentalmente a la carne y productos cárnicos, sometidos a procesos de conservación o enlatado caseros como por ejemplo el jamón ahumado, magro de cerdo, patés y embutidos (el nombre de botulismo deriva del latín “botulus” = embutido). La contaminación del suelo es un origen importante de C. botulinum existente en los alimentos y constituye un origen al que están inevitablemente expuestas las hortalizas, de modo especial los cultivos de raíces y bulbos, como por ejemplo platos

preparados de ensaladas de patatas cocidas (parcialmente), ensaladas de hortalizas preenvasadas, etc.

CARACTERISTICAS GENERALES:

Familia: clostridiaceae

Género: clostridium

Especie: clostridium botulinum

Su morfología es de bacilo y los flagelos perítricos. No produce cápsula y es proteolítico y lipolítico. Hay 7 tipos de toxinas de botulismo designadas por letras A-G, solo los tipos a, b, e y f pueden causar enfermedad en los seres humanos. Poseen gran capacidad de esporulación y es un potente productor de neurotoxina. La espora es ovalada subterminal. Son gram + y anaerobia estricta.

En los brotes de botulismo se pueden descubrir cuatro características corrientes:

1. El alimento ha sido contaminado, en el origen o durante su tratamiento, con esporas o con células vegetativas de C. botulinum. 2. El alimento recibe algún tratamiento que restringe la microflora competitiva y en circunstancias normales, también debería controlar a C. botulinum. 3. Las condiciones existentes en el interior del alimento (pH, Eh, Aw) son apropiadas para el crecimiento de este microorganismo. 4. El alimento se consume frío o después de un tratamiento suave que es insuficiente para inactivar la toxina.

Puesto que los alimentos enlatados poco ácidos pueden satisfacer todos los criterios anteriores, para garantizar su inocuidad, en la industria del enlatado ha sido necesario implantar rigurosas medidas de control del tratamiento. Sin embargo, cuando los alimentos enlatados se preparan como actividad doméstica en pequeña escala (hortalizas embotelladas o enlatadas), la mayor variabilidad y el control menos riguroso del tratamiento al que se someten son evidentemente origen de problemas sanitarios de importancia. La toxina es inestable a temperaturas que superan los 30º C y a pH superior a 7 y a un pH menor de 4.5 no hay ni crecimiento ni producción de la toxina. La formación de la toxina se puede producir tanto en presencia de aire (arenques) como en ausencia de aire (hortalizas enlatadas), aunque se forma mejor en ausencia de oxígeno.

MEDIDAS DE CONTROL:

1. Asegurarse que el tratamiento térmico de los alimentos embotellados y enlatados (pH>4.5) es suficiente para destruir las esporas más termorresistentes de C. botulinum.

2. Utilizar para la refrigeración de las latas procesadas agua clorada lo más limpia posible. Cuando se utilice aire frío asegurarse de que la contaminación cruzada a partir de las materias primas, del equipo sucio o a consecuencia de la manipulación se evita durante la refrigeración. 3. Cuando se empleen tratamientos térmicos suaves asegurarse que se añaden compuestos inhibidores adecuados o que el pH es lo suficientemente bajo como para prevenir el crecimiento de C. botulinum.

NÚMERO DE REYNOLDS

Es uno de los números adimensionales más utilizados. La importancia radica con que el flujo laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o láminas, deslizándose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo intercambio de molecular entre ellas. Son sumamente importantes tanto a nivel experimental, como a nivel industrial.

El número de Reynolds de un objeto que se mueve a una determinada velocidad depende de la condición de su superficie. Cuanto más rugosa sea la superficie, mayor será el número de Reynolds. La superficie de bolas utilizadas en algunos deportes es intencionalmente rugosas. Bolas de golf poseen relieves, bolas de tenis poseen aire. Eso aumenta el número de Reynolds, de modo que si tal número puede ser mayor a 100000, aún a pequeñas velocidades, la presión de arrastre puede ser grandemente eliminada, y solamente el arrastre de la viscosidad actúa sobre la bola.

LA REACCIÓN DE MAILLARD

La denominada reacción de Maillard fue estudiada en profundidad a principios del siglo XX por Louis-Camille Maillard

Es un complejo conjunto de reacciones químicas producidas entre las proteínas y azúcares presentes en los alimentos cuando éstos se calientan, técnicamente la reacción de Maillard es la glicación no enzimática de las proteínas, es decir, una modificación proteínica que se produce por el cambio químico de los aminoácidos que las constituyen.Es la responsable de los sabores, aromas y colores de los alimentos, el color tostado de las galletas, el color de la corteza del pan, el color de los alimentos y bebidas, podemos poner como ejemplo la elaboración de cerveza y cómo influye el proceso de malteado de los granos de cebada.

BOLAÑOS, Pablo; HERNÁNDEZ, Carlos; ROJAS, Jaime; 2002; “Aspectos Tecnológicos de la Agroindustria”; San José, Costa Rica; pág. 13.

ZUBICARAY Viejo, Manuel; Álvarez Fernández, Javier.2005.” Bombas: teoría, diseño y aplicaciones” tercera edición; editorial Limusa; páginas: 13,14.

http://avdiaz.files.wordpress.com/2008/10/tipos-de-bombas.pdf

POTTER, Merle; WIGGERT, David; 2002; “Mecánica de Fluidos”; Tercera Edición; México; pág. 242