Ingeniería de Alimentos II

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos Ingeniería de Alimentos II Ingeniería en Industrias Alimentarias IAF HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico Superior de Uruapan del 10 al 14 de enero del 2005 Participantes Representantes de las academias de Ingeniería en Industrias Alimentarias de los institutos tecnológicos Observaciones (cambios o justificaciones) Reunión Nacional de evaluación curricular de la carrera de Ingeniería en Industrias Alimentarias Institutos Tecnológicos Superiores de: Libres, Uruapan, Tierra Blanca y Tepeaca de enero a abril del 2005 Academia de Ingeniería en Industrias Alimentarias Análisis y enriquecimiento de las propuestas de los programas diseñados en la reunión nacional de evaluación Instituto Tecnológico de Ciudad Valles, del 25 al 29 de abril del 2005 Comité de consolidación de la carrera en Ingeniería en Industrias Alimentarias Definición de los programas de estudio de la carrera de Ingeniería en Industrias Alimentarias

2 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a). Relación con otras asignaturas del plan de estudio Anteriores Posteriores Asignaturas Temas Asignaturas Temas Fenómenos de transporte - Transferencia de calor Ingeniería de alimentos III - Fermentación - Transferencia de masa - Flujo de fluidos y de partículas - Tratamiento térmico en el procesamiento de alimentos - Refrigeración - Congelación Termodinámica - Ley cero de la termodinámica - Primera Ley de la Termodinámica - Empaque y embalaje de alimentos - Segunda y tercer ley de la termodinámica - Integración de los procesos unitarios a las redes de valor de los alimentos - Operaciones unitarias - Reología de alimentos - Tecnología de carnes Ingeniería de Alimentos I - Flujo de fluidos en el procesado de alimentos Tecnología de alimentos II - Tecnología de lácteos - Tecnología del huevo - Tecnología acuícola - Tecnología apícola

3 b). Aportación de la asignatura al perfil del egresado Proporciona los fundamentos básicos y habilidades de la Ingeniería de Alimentos que se llevan a cabo en las cadenas productivas, lo cual sirve como base para la operación, diseño, adaptación, innovación y transferencia de tecnología en la industria alimentaria. 4.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Conocerá y adquirirá los fundamentos teóricos y prácticos de la reología, flujo de fluidos, evaporación, cristalización, secado y tratamiento térmico de los alimentos en los procesos de alimentos, así como el funcionamiento de los equipos que intervienen en el mismo. 5.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas I Operaciones mecánicas 1.1 Equipos para la reducción de tamaño de partícula Introducción y clasificación Trituradores de quijadas Triturador Blake Triturador giratorio Triturador de rodillos Molino de martillos Molinos giratorios Molino de bolas.

4 1.1.9 Eficiencia y mantenimiento de un molino 1.2 Tamizado Definición y características Importancia del tamizado y reducción mecánica del tamaño partícula Generación de movimiento de un tamiz Eficiencia y mantenimiento de un tamiz Análisis granulométrico 1.3 Transportes de materiales sólidos Transportadora de faja Transportadora de cangilones Transportadora de tornillo Transportador neumático 1.4 Aplicaciones en la industria alimentaria: Producción de harinas, Obtención de pulpas, Panificación, Selección y control de calidad (granos, frutas, hortalizas, semillas) y su relación con los fenómenos de transporte. Unidad Temas Subtemas 2 Destilación 2.1 Definición y objetivos de la destilación en la industria alimentaria y sus relaciones termodinámicas. 2.2 Formas de desarrollo de la destilación Destilación simple

5 2.2.2 Destilación fraccionada Rectificación Destilación por arrastre de vapor 2.3 Equilibrio a presión y temperatura constante para un sistema liquido-vapor 2.4 Volatilidad relativa 2.5 Operación y control de la destilación 2.6 Equipo y sus características Diseño de equipo. 2.7 Aplicaciones en la industria alimentaria: Industria de bebidas alcohólicas, Extracción y recuperación de esencias (sabor y aroma) 3 Evaporación 3.1 Características generales de la evaporación y sus relaciones termodinámicas. 3.2 Finalidades de la evaporación en la industria alimentaria como operación unitaria y como método de conservación. 3.3 Conceptos básicos: capacidad de evaporación, eficiencia energética del evaporador, aumento en el punto de ebullición 3.4 Tipos de evaporadores Evaporador discontinuo Evaporador de circulación natural

6 3.4.3 Evaporador de película ascendente Evaporador de película descendente Evaporador de circulación forzada Evaporador de película agitada 3.5 Evaporadores simples 3.6 Evaporadores de doble y triple efecto. 3.7 Tipos de flujo Flujo en paralelo Flujo en contracorriente Flujo mixto Unidad Temas Subtemas 3.1 Balances de masa y energía en evaporadores 3.2 Diseño de un evaporador Materiales de construcción Metodología de diseño Instrumentos de medición y control 3.3 Operación y control de un evaporador Recompresión térmica Recompresión mecánica del vapor 3.4 Aplicaciones en la industria alimentaria: Concentración de jugos, Leche evaporada, Obtención de azúcar, Confitería

7 4 Cristalización 4.1 Conceptos básicos y sus relaciones termodinámicas. 4.2 Introducción y teoría de la nucleación 4.3 Cristalización y tipos de cristales 4.4 Velocidad de Cristalización 4.5 Distribución de tamaño de partícula en los cristales 4.6 Modelos de cristalizadores Balances de materia y energía Solubilidad de equilibrio Equipos Operación 4.7 Técnicas de medición y control. 4.8 Aplicaciones en la industria alimentaria: Refinación de azúcar, Confitería. Unidad Temas Subtemas 5 Secado 5.1 Conceptos y características del secado y sus relaciones de transferencia de energía y masa Presión de vapor del agua y humedad Contenido de humedad de equilibrio en los alimentos y su relación con la Actividad de agua (Aw) Curvas de velocidad de secado

8 (absorción y desorción) Métodos de cálculo para determinar el período de secado a velocidad constante Métodos de cálculo para determinar el período de secado a velocidad decreciente. 5.2 Tipos de secadores Secador de charolas Secador continuo Secador rotatorio Secador al vacío Secador solar Secador por aspersión Secador por liofilización Secador por lecho fluidizado. 5.3 Factores a considerar para el diseño de secadores Propiedades fisicoquímicas del aire Calor específico del aire Temperatura de bulbo seco Temperatura de bulbo húmedo

9 5.3.5 Volumen especifico de aire seco Volumen especifico de vapor de agua Calor específico del vapor de agua Humedad relativa Manejo de la carta psicométrica 5.4 Aplicaciones en la industria alimentaria: Formulas lácteas, Frutas deshidratadas, Secado de especies y plantas medicinales, Tostadores de granos, Frutas y verduras Unidad Temas Subtemas 1 Introducción a la Investigación de operaciones 1.1 Origen y naturaleza de la investigación de operaciones. 1.2 Características esenciales de la investigación de operaciones. 1.3 Investigación de operaciones en la empresa. 1.4 Aplicaciones y beneficios del empleo de modelos de investigación de operaciones. 2 Formulación de Modelos Determinísticos 2.1 Pasos generales y técnicas de la construcción de modelos matemáticos. 2.2 Ejemplos y aplicaciones: Teoría de inventarios y líneas de espera 2.3 Clasificación de modelos matemáticos.

10 3 Programación Lineal 3.1 El modelo de la programación lineal El enfoque gráfico El algoritmo Simple Uso de la computadora 4 Programación por Metas 4.1 Definición e importancia 4.2 Formulación de problemas de programación por metas 4.3 Solución de problemas con metas cuantitativas 4.4 Solución de problemas con metas cualitativas 5 Programación Lineal Entera 5.1 Definición y modelación de programación entera 5.2 Aplicaciones y algoritmos Método de ramificación y acotamiento Algoritmo aditivo de Balas Método de planos cortantes

11 6 Problemas de Transporte y Asignación 6.1 Redes de distribución 6.2 Formulación matemática de un problema de redes de distribución 6.3 El algoritmo de transporte: Uso de la computadora 7 Administración de Proyectos : CPM Y PERT 6.4 El algoritmo de asignación: Uso de la computadora 7.1 Desarrollo de la red de proyectos 7.2 Administración de proyectos usando tiempos 7.3 Administración de proyectos con tiempos determinísticos por tarea: uso de la computadora. 7.4 Administración de proyectos usando tiempos probabilísticos por tarea (PERT).

12 8 Modelos económicos 8.1 Metodologías para Analizar la actualidad Económica. 8.2 Fuentes de la información económica Captura de información para el análisis económico de corto plazo El manejo de información a través de paquetes computacionales 8.3 Relaciones causales entre variables económicas 8.4 Modelos Económicos Tipos de modelos Identificación de un modelo econométrico general Modelos para la economía mexicana Pronóstico con Modelos Económicos de Causalidad 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Termodinámica Fisicoquímica Balance de materia y energía Fenómeno de Transporte Ingeniería de alimentos I

13 7.- SUGERENCIAS DIDACTICAS Uso de medios didácticos tales como: retroproyector, diapositivas, videos. Desarrollo de investigaciones bibliográficas en temas selectos que se presentaran y analizaran en el grupo. Visitas a la industria alimentaria donde se vinculen los conocimientos adquiridos en el programa de estudios. Desarrollo de un proyecto de investigación enfocado a la industria alimentaria, aplicando las bases de la materia y que satisfaga una necesidad real de la región. Realización de prácticas en laboratorio y de campo. Presentar casos concretos de la industria alimentaria que ejemplifiquen las características de un alimento, aplicando los métodos de conservación Tomar a la Industria azucarera como modelo para integrar los conocimientos adquiridos Hacer énfasis en los parámetros de medición y control en cada uno de los temas 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACION Examen por unidad. Revisión de trabajos de investigación. Reportes de las visitas industriales realizadas. Análisis y viabilidad del proyecto realizado. Reportes de prácticas de laboratorio y de campo. Elaboración de un proyecto que incluya cada una de las operaciones unitarias analizadas con anterioridad.

14 Auto evaluación 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Introducción a la investigación de operaciones Objetivo Educacional El alumno explicará la naturaleza de la investigación de operaciones, su desarrollo histórico y sus principales características. Actividades de Aprendizaje Realizar una investigación documental sobre el origen de la investigación de operaciones. Explicar el enfoque cuantitativo en la toma de decisiones. Definir el campo de aplicación de la investigación de operaciones Fuentes de Información Interpretar los criterios para la toma de decisiones. Definir el valor esperado de las variables. Discutir de forma grupal las distintas aplicaciones, ventajas y desventajas de la investigación de operaciones

15 Unidad 2: Formulación de modelos determinísticos Objetivo Educacional El alumno conocerá los distintos modelos determinísticos y será capaz de resolver problemas prácticos relacionados con la industria alimentaria. Actividades de Aprendizaje Conocer los pasos generales y técnicas de la construcción de modelos matemáticos. Definir problema y esquemas para la recolección de datos, formulación de un modelo matemático para obtener sus posibles soluciones, probarlas y aplicarlas Fuentes de Información 1, 2 3, 4 5, 6 7, 8 Clasificar los modelos matemáticos. 9, 10 11, 12, 13 Unidad 3: Programación lineal Objetivo Educacional El alumno conocerá los fundamentos de la programación lineal y los aplicará en la resolución de problemas de optimización Actividades de Aprendizaje Identificar los componentes de un modelo de programación lineal. Establecer un modelo de programación lineal en sus formas canónicas y estándar. Pasar de la forma estándar hacia el plano de soluciones usando el método gráfico. Identificar el modelo a usar, dependiendo del tipo de función objetivo y el tipo de restricciones. Interpretar los resultados Utilizar paquetes computacionales para resolver problemas. Fuentes de Información

16 Unidad 4: Programación de metas Objetivo Educacional El alumno planteará las características de solución de problemas a través de la programación por metas, aplicados en la industria de alimentos. Actividades de Aprendizaje Realizar una investigación documental sobre las aplicaciones de la programación por metas Formular y solucionar problemas con metas cuantitativas Formular y solucionar problemas con metas cualitativas Fuentes de Información 1, 2 3, 4 5, 6 7, 8 9, 10 11, Unidad 5: Programación lineal entera Objetivo Educacional El alumno establecerá las características de problemas de Actividades de Aprendizaje Establecer las características de los problemas de programación entera. Fuentes de Información 1, 2

17 programación entera y los procedimientos para su solución. Analizar y resolver problemas de programación entera utilizando los mecanismos de solución existentes. 3, 4 5, 6 Resolver problemas de programación entera empleando la computadora. 7, 8 9, 10 11, Unidad 6: Problemas de transporte y asignación Objetivo Educacional El alumno manejará el concepto de asignación de recursos y optimización de costos mediante algoritmos derivados de la programación lineal. Actividades de Aprendizaje Conocer la estructura de una matriz de costos. Manejar los métodos de asignación inicial como una solución posible. Tomar las asignaciones iniciales para plantear una mejor solución, usando técnicas de optimización o transporte. Fuentes de Información Entenderá y manejará los factores de distancia y costo, elementales en la tarea de ubicación de plantas productivas. Analizar las soluciones económicas en cada mejora. Aplicar los métodos de los multiplicadores para resolver adecuadamente problemas prácticos. Utilizar casos de estudio para demostrar la aplicación de los métodos de transporte y asignación

18 12 13 Unidad 7: Administración de Proyectos : CPM Y PERT Objetivo Educacional El alumno será capaz de explicar la importancia del uso de técnicas y modelos heurísticos en la planeación de proyectos. Actividades de Aprendizaje Construir diagramas de redes respetando la secuencia de actividades. Conocer como hacer cálculos para determinar rutas críticas. Conocer la variante de la ruta crítica, cuando se tiene opciones en tiempo por actividades utilizando el PERT. Fuentes de Información Analizará como manejar el factor tiempo y el factor costo en caso de reducir proyecto en tiempo. Emplear la computadora para aplicar el PERT a la planeación y control de proyectos. Manipular las rutas criticas para poder establecer la relación tiempo-costo, necesarias en la relación o comprensión simple de redes Utilizar la computadora para resolver ejercicios de ruta crítica y de comprensión , 13

19 Unidad 8: Modelos económicos Objetivo Educacional El alumno Identificará algunas de las principales aplicaciones de la investigación de operaciones en la economía, a través del análisis de algunos modelos. Actividades de Aprendizaje Establecer en conjunto con su profesor un marco de análisis para la solución de problemas de tipo económico. Crear en equipo un banco de información económica y capturarlo para su análisis de coyuntura. Diseñar un modelo econométrico. Fuentes de Información Realizar análisis estructural del modelo econométrico que se ha diseñado. Realizar un pronóstico con el modelo econométrico que se ha diseñado Realizar la evaluación del modelo econométrico FUENTES DE INFORMACION 1. Thierauf, R.J y R.A. Grosse, Toma de decisiones por medio de investigación de operaciones. Ed. Limusa, 5ª edición, Ackoff, R.L. y Sasieni, M.W., Fundamentos de investigación de operaciones. Ed. Limusa, 2ª. Edición, 1975.

20 3. Taha. Hamdy A. Investigación de operaciones una introducción. Ed. Uno; Representaciones y servicios de ingeniería, S.A. México. 2ª. Edición, Swanson, Leonard W. Linear programming, basic theory and aplications. Ed. Mc Graw-Hill, Sasieni, M., A. Yaspan y L. Frieman. Investigación de operaciones, métodos y problemas. Ed. Limusa, 6ª. Edición, Gallagher, Charles A. y Hugh J. Watson. Métodos Cuantitativos para la Toma de Decisiones en Administración.Ed. Mc Graw-Hill. 7. J.C David J. Cleaver. Administración, Aplicación de técnicas de Investigación de Operaciones. Ed. Limusa. 8. Eppen G.D, Investigación de Operaciones en la Ciencia Administrativa. Pearson, Prentice Hall. Quinta Edición Budnick, Mojena and Vollemann. Principles of Operations Research for Management. 10. Mthur K. Y D. Solow. Investigación de Operaciones: El arte de la toma de decisiones. Prentice Hall Bieman Harold, Bonini Charles y Hausman Warren. Análisis cuantitativo para los negocios. 9 CD. Bogota: Mc Graw Hill Hiller Frederick y Lieberinan Gerald. Introducción a la investigación de operaciones. 5 Mc Graw Hill PRÁCTICAS PROPUESTAS Desarrollar modelos matemáticos, basados en datos actuales del contexto de desarrollo de la industria alimentaria y sus perspectivas de desarrollo, para ser simulados empleando distintos software.