PRINCIPIOS DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

OPERACIONES UNITARIAS

es un paso básico en un proceso, implican
un cambio en orden o aspecto físico

PROCESO

secuencia de actividades que se lleva a cabo para obtener un resultado determinado a través de la transformación de materias primas, insumos y del uso de los recursos disponibles

TIPOS DE PROCESO

CONTINUOS

Régimen estacionario todas las variables intensivas (P, °T, Q) no dependen del tiempo f ≠ ( Θ ).

INESTABLE: existe acumulación

DISCONTINUOS BACHT

Régimen no estacionario las variables intensivas (P, ºT, Q) dependen del tiempo f = ( Θ ).

ESTABLE: no hay acumulación

SEMICONTINUOS

Régimen no estacionario son los procesos que no son los continuos ni en bacht.

FENÓMENOS FÍSICOS

fenómenos de transferencia o
transporte de cantidad de movimiento

Expresada matemáticamente

∂r/∂θ=k.(∂^2 r)/(∂x^2 )

FENOMENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS

Osmosis inversa

Per vaporación

CLASIFICACIÓN DE LAS OPER.UNITARIAS POR LAS TRANSFERENCIAS

TRANSFERENCIA DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO

Circulación de fluidos en conducciones

Circulación de fluidos a través de lecho porosos

Filtración y ultrafiltración

Sedimentacion

Decantación centrífuga

Clasificación hidráulica y neumática

Agitación y mezcla

TRANSFERENCIA DE CALOR

Transmisión de calor

Congelación

Refrigeración

evaporación

Pasterización y esterilización

TRANSFERENCIA DE MATERIA

Extracción

Destilación y rectificación

Absorción

Adsorción y desorción

Desecación

PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS

OPERACIÓN DE SEPARACIÓN MECANICA

Sedimentación

Filtración

Centrifugación

Tamizado y clasificación

Presado

Espresón

Pulpeado

OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR CONTACTO EN EQUILIBRIO

Extracción por solvente

Destilación

cristalización

Adsorción

Lixiviación

NUEVAS OPERACIONES UNITARIAS

Absorción

Pelado químico

Refinado: Reacciones químicas

Fermentación

pelado enzimático

intercambio Iónico

Extrusión

Irradiación

horneado y asado

fritura

Calentamiento por irradiación

Ultra filtración

Osmosis inversa

Electrodiálisis

Per vaporación

OPERACIONES POST PROCESADO

Recubrimiento

Envasado

Llenado y cierre de envases

Manejo de materiales y control de proceso de elaboración

Control y automatización de procesos

OPERACIONES COMPLEMENTARIAS

Mantenimiento

Higienización: Limpieza - desinfección

Servicios complementarios

Acometida de agua

Acometida de vapor

Acometida de alcantarillado

Acometida de aire comprimido

Acometida de refrigerantes

Acometida de circuitos de fuerza

Acometida de alumbrado e iluminación

Acometida de aire: normal, convección, forzada, aire ozonizado

Acometida de insumos especiales

CLASIFICACIÓN DE LAS OPER.UNITARIAS POR LA NATURALEZA DE SU SEPARACIÓN

TRANSPORTE DE FLUJO DE FLUIDOS

Operación que permite el desplazamiento de los fluidos dentro de los sistemas de producción permiten obtener procesos continuos se masifican mediante la fluidización. Se usa para líquidos y gases para su traslado o dosificación de otra operación unitaria.

TRANSPORTE DE SOLIDOS

permite el desplazamiento y dosificación de sólidos
a otras operaciones unitarias estos se caracterizan por que siempre generan procesos continuos en sus desplazamiento horizontal como vertical, por lo general el desplazamiento vertical de los sólidos le permiten posteriormente usar la fuerza de la gravedad para el transporte de otras operaciones unitarias.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Mecanismos básicos para el transporte de flujo de calor que existe solo si hay una gradiente de temperaturas : CONDUCCIÓN – CONVECCIÓN - RADIACIÓN

BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

LAS MATERIAS PRIMAS

Las materias primas de la industria alimentaria son
los alimentos, los productos que el hombre
toma para subsistir en una u otra forma Los
alimentos son sustancias químicas que una vez
comidas, digeridas y absorbidas por el organismo
son capaces de hacer crecer o reparar los tejidos, y
proporcionan energía necesaria para mantener la
temperatura del cuerpo, o actúan como reguladores
de los procesos metabólicos.

componentes

Composición proximal

Biométricos

Fisicoquímicos

Nutricionales

Funcionales

Microbiológicos

Sensoriales

Otras propiedades como las de uso

BALANCE DE MATERIA EN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

se debe definir el
tipo de proceso

PROCESO ESTABLE

ENTRA = SALE

PROCESO INESTABLE

ENTRA = SALE + ACUMULACIÓN

Pasos para la solución de un proceso inestable

Lectura del problema

Elaboración del diagrama del flujo

Identificación de las líneas de corriente

Estandarización de las unidades

Identificación del tipo de proceso

Definición del tipo de ecuación

Definición del tipo de variables

Identificación si hay o no hay reacciones químicas

si hay reacciones químicas solucionarlas

planteamiento de las ecuaciones

sustitución y calculos

elaboración de los cuadros de balance

solución

Definir el modelo físico es decir tener claramente
definido los diagramas de flujos y sus respectivas
corrientes

Uniformizar las unidades todas deben estar en un solo
sistema

Definir los sistemas del proceso si están en paralelo o en
contra corriente si existe recirculación o no

MODELOS FÍSICOS DEL SISTEMA

La energía para un proceso químico no se crea ni se destruye, solo se transforma

Formula

[rapidez de salida de la materia y le energía del sistema]- [rapidez de entrada de la materia y le energía del sistema]=[rapidez neta de acumulación de masa y energía en el sistema]

Para una sustancia en particular, el balance parcial de masa se tiene en cuenta que una especie química puede aparecer o desaparecer por medio de una reacción química, por lo que hay que incluir rapidez de generación.

Formula

[rapidez de salida de la sustancia i] - [rapidez de entrada de la sustancia i] = [rapidez neta de acumulación de i] + [rapidez neta de generación de i]

Tener en cuenta, en ocasiones

Si el régimen de trabajo es continuo o permanente, el termino de acumulación podría eliminarse.

Si no hay reacción química, el término de generación en los balances parciales de materia también se eliminaran

BALANCE GENERAL DE MASA

formula

M_2-M_1=dM/dθ

Tipos de balance de masa

los mezclados , es la unión de dos o más corrientes par dar una o dos corrientes de salida.

los de separación en los que se forman dos o más corrientes a partir de una

BALANCE GENERAL DE ENERGÍA

M_2 E_2-M_1 E_1=(d(ME))/dθ

DIMENSIONES BASICAS

Dimensión de fuerza

puede ser medida en unidades de

Fuerza en libras

Dinas

Newtons

F = 1/gC M a

Piedras

Gruñidos

Empujones

1 EMPUJÓN = 1/gr (7manojos)(12saltos/rato2)

Dimensión de tiempo

Puede ser medido en unidades de

Segundos

Minutos

Horas

Días

Años

Centurias

Pestañeos

Instantes

Dimensión de masa

puede ser medida en unidades de

Gramos

Kilogramos

Libras de masa

Lingotes

Glóbulos

Manojos

Dimensión de longitud

puede ser medida en unidades

Pulgadas

Centímetros

Metros

Yardas

Millas

Años luz

Pies

Manos

Dedos

Saltos

Brincos

DENSIDADES

DENSIDAD DE ALGUNOS COMPONENTES SOLIDOS

si la composición del alimento es conocida, la densidad, puede estimarse

mediante esta formula

Pf=1/(m_1/p_1 +m_2/p_2 +m_3/p_3 +⋯+m_n/p_n )

Si la densidad y las fracciones en volumen son conocidas, la densidad puede obtenerse

mediante esta formula

Pf=v_1/p_1 +v_2/p_2 +v_3/p_3 +⋯+v_n/v_n

DENSIDAD RELATIVA

una sustancia es la relación de la
densidad de la sustancia a la densidad del agua pura a 15.55 ºC (60 °F). (Esta densidad es de 1000 kg/m3 o 62.37lbm/pie3.)

D.R.=P/Ph2o

DESIDAD APARENTE

Es la densidad de una sustancia cuando se incluye el volumen de todos sus poros ( A)

DENSIDAD GRANEL

La del material cuando esta empacado o apilado a
granel ( B, B: Bulk en inglés) Algunos valores de densidad de
materiales alimenticios se pueden encontrar en las tablas

£ = volumen de aire /volumen total

DENSIDAD VERDADERA

Es laque se calcula a partir de las
densidades de loscomponentes de un material,
suponiendo conservación de la
masa y el volumen (v)

DENSIDAD SUNTANCIA

La que se mide cuando un material se
ha pulverizado de tal forma que no hay poros en su
interior (S)

DENSIDAD DE PARTICULA

La de una muestra que no ha sido modificada
estructuralmente por lo que incluye el volumen de todos los poros cerrados mas no la de los poros que tienen conexiones
externas (P)

PROPIEDADES ESPECIFICAS

EXTENSIVAS

por que dependen de la masa Ejemplo : volumen, la
masa, y la energía

Velocidad especifica

v = V /M donde :
v = Volumen especifico M = MASA
V = Volumen

Peso especifico

Y=1/gc.pg

INTENSIVAS

son las mismas para una fracción del sistema o alimento como parte del sistema entero Ejemplo: la temperatura, la presión, la densidad, índice de refracción.