1. ASIGNATURA / COURSE

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1 1. ASIGNATURA / COURSE 1.1. Nombre / Course Title OPERACIONES Y PROCESOS DE LA TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS / OPERATIONS AND PROCESSES IN FOOD TECHNOLOGY 1.2. Código / Course Code 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 1º 1.7. Número de créditos / Number of Credits Allocated Requisitos Previos / Prerequisites Es recomendable poseer conocimientos básicos de física y química. 1 de 9

2 1.9. Es obligatoria la asistencia? / Is attendance to class mandatory? NO / NO Datos del profesor/a / profesores / Faculty Data 11 Tiziana Fornari Departamento: Química-Física Aplicada Facultad: Ciencias Módulo 08 / Despacho 501 Teléfono: tiziana.fornari@uam.es página Web: Horario de Tutorías Generales: Mediante cita previa concertada con el profesor. Mónica Rodríguez Departamento: Química-Física Aplicada Facultad: Ciencias Módulo 08 / Despacho 501 Teléfono: monica.rodriguez@uam.es página Web: Horario de Tutorías Generales: Mediante cita previa concertada con el profesor OBJETIVOS DEL CURSO /OBJETIVE OF THE COURSE Objetivos Aprender los fundamentos teóricos básicos, los equipamientos genéricos y el efecto en las propiedades de los productos de las operaciones unitarias que integran los procesos de transformación y conservación de los alimentos. Entender el concepto de optimización de las variables operativas y su relación con la competitividad de la industria. COMPETENCIAS Al finalizar la asignatura, el estudiante deberá ser capaz de: Identificar y combinar adecuadamente las operaciones unitarias necesarias para llevar a cabo un proceso de elaboración de alimentos. Seleccionar el tipo de equipo más adecuado para cada una de esas operaciones. 2 de 9

3 Identificar las variables operativas que rigen el comportamiento de cada operación y seleccionar los valores más adecuados para el funcionamiento óptimo del proceso (calidad, rendimientos y economía). Realizar cálculos sencillos relativos a algunos aspectos técnicos de las operaciones y procesos Contenidos del Programa / Course Contents BLOQUE I: INTRODUCCIÓN Contenidos Teóricos y Prácticos 1.- Introducción a la Tecnología de los Alimentos. La Tecnología de los Alimentos: desarrollo histórico, concepto actual, ámbito, objetivos y relaciones con otras disciplinas. Importancia de la industria alimentaria en el mundo. Situación de la industria alimentaria en España. Tendencias actuales del consumo de alimentos. I+D+I alimentaria. Producción de alimentos: operaciones básicas, procesos y diagramas de flujo. Categorías básicas: transformación y conservación. 2.- Fundamentos teóricos y herramientas de cálculo para el análisis de operaciones básicas. Propiedades físicas de los alimentos. Balances de materia y energía. 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 Tecnología 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 términos básicos de la Tecnología de Alimentos. Que reafirme los fundamentos teóricos que gobiernan la transferencia de calor y de materia y el equilibrio entre fases en las operaciones básicas. BLOQUE II: OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN Contenidos Teóricos y Prácticos 3.- Limpieza. Contaminantes más frecuentes. Funciones de la limpieza. Requisitos de los métodos de limpieza. Limpieza en seco. Tamizado. Aspiración: concepto de fluidificación. Abrasión. Limpieza magnética. Limpieza electrostática. Separación de contaminantes mediante 3 de 9

4 radioisótopos y rayos X. Lavado en húmedo: ventajas e inconvenientes. Inmersión. Aspersión. Flotación. Ultrasonidos. Escurrido y secado. Procedimientos de limpieza combinados. Pelado: requisitos. Métodos de pelado: Pelado al vapor, pelado con cuchillas, abrasión, pelado cáustico, pelado a la llama. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria.ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 4.- Selección y Clasificación. Necesidad de la selección. Métodos de selección: selección por peso, selección por tamaño, selección por forma, selección fotométrica. Factores de clasificación. Métodos de clasificación. Procesado digital de imágenes. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 5.- Reducción de tamaño. Fuerzas y fenómenos mecánicos implicados en la reducción de tamaño. Efectos sobre los alimentos. Clasificación de las operaciones de reducción de tamaño. Selección de las fuerzas de rotura. Estimación de la energía de molienda. Maquinaria para alimentos fibrosos. Maquinaria para alimentos secos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 6.- Mezcla. Definición, clasificación y objetivos de las mezclas. Fundamentos de la mezcla de sólidos. Fundamentos de la mezcla de líquidos, viscosidad, ecuación de potencia. Mezcladoras para sólidos secos. Mezcladoras para líquidos de viscosidad baja-media. Mezcladoras para líquidos muy viscosos y pastas. Efectos de la mezcla sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 7.- Emulsificación-Homogeneización. Definición y propósito de la emulsificación y homogeneización. Fundamentos físico-químicos. Emulsiones o/w y w/o. Estabilidad de emulsiones. Procedimiento de emulsificación. Homogeneizadores a alta velocidad. Homogeneizadores a presión. Molinos coloidales. Emulsificadores ultrasónicos. Efectos producidos sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. BLOQUE III: OPERACIONES Y PROCESOS DE SEPARACIÓN Contenidos Teóricos y Prácticos 8.- Decantación. Definición y usos de la decantación. Sedimentación tipo I, II, III y IV. Principios de funcionamiento y diseño de un decantador continuo. El sedimentador de lamelas. Caudal límite de alimentación. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 9.- Centrifugación. Fundamentos, semejanzas y diferencias con la decantación. Coeficiente de centrifugación, caudal límite de alimentación. Separación de líquidos inmiscibles. Clarificación centrífuga. Separación de lodos. Filtración centrífuga. Maquinaria. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Filtración. Definición y finalidades de la filtración. Fuerzas y mecanismos implicados. Filtración en masa, filtración por aluvionaje. Progreso de la filtración: flujos, presiones y tiempos. Filtros a presión. Filtros a vacío. Ventajas y desventajas de ambos tipos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 4 de 9

5 11.- Separaciones por membrana. Definición, semejanzas y diferencias con la filtración convencional. Tipos de separaciones: ultrafiltración, ósmosis inversa, diálisis y electrodiálisis. Mecanismos predominantes en UF y OI. Variación del flujo transmembrana. Factores limitantes del rendimiento de las membranas, polarización. Efecto sobre el flujo de las condiciones de operación. Tipos y selectividad de membranas. Módulos y montajes de UF y OI. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Evaporación. Operaciones de eliminación de agua por aporte de calor: objetivos, tipos de operaciones y conceptos básicos. La evaporación: definición y fundamentos. Factores que afectan a la velocidad de evaporación. Tipos de evaporadores. Evaporadores de efectos múltiples. Efectos de la evaporación en los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Extracción por presión. Operaciones de extracción: conceptos básicos y tipos. La extracción por presión: objetivos, mecanismo, factores que influyen en el rendimiento y en la calidad del extracto. Instalaciones. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Extracción sólido-líquido. Definición. Fases de la extracción sólido-líquido. Teoría: equilibrio sólido-líquido, transferencia de materia. Extracción en contracorriente con contactos múltiples. Calculo del número de etapas de contacto. Factores que influyen en la eficacia de la extracción. Principales tipos de extractores. Instalaciones: de percolación y de inmersión. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Extracción SFE. Fundamentos. Historia. Definición de fluido supercrítico. El poder disolvente de los fluidos supercríticos. Propiedades de transporte de los fluidos supercríticos. El CO 2 como agente extractante de material biológico. Modificadores. Ventajas e inconvenientes de la extracción con fluidos supercríticos. Extracción industrial. Diseño de procesos de extracción supercrítica. El futuro de la extracción supercritica. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. BLOQUE IV: OPERACIONES Y PROCESOS DE CONSERVACIÓN Contenidos Teóricos y Prácticos 16.- Agentes responsables del deterioro de los alimentos y principios generales de conservación. Agentes microbianos. Agentes enzimáticos. Agentes químicos. Conservación por calor. Conservación por frío. Conservación por disminución de la actividad de agua. Conservación por métodos químicos. Conservación por métodos biotecnológicos. Conservación por radiaciones ionizantes Pasteurización. Generalidades sobre tratamientos térmicos de conservación de alimentos. Reducciones decimales, valores D y Z. Factores de destrucción térmica relativos al medio y relativos a la población microbiana. Combinaciones tiempo-temperatura: criterio de clasificación de los tratamientos térmicos. Tipos de pasteurización, temperaturas y tiempos. Pasteurización en flujo discontinuo y en flujo continuo. Pasteurizadores de placas, tubulares y de superficie barrida. Bactofugación. Vida útil y efecto sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria. 5 de 9

6 18.- Esterilización por calor. Temperaturas y tiempos de esterilización. Esterilización de alimentos envasados en autoclave. Velocidad de penetración del calor y tiempo de esterilización. Autoclaves convencionales, ciclo de esterilización. Esterilizadores hidrostáticos continuos. Vida útil y efecto sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria UHT. Temperaturas ultra-altas y tiempos muy cortos. Esterilización fuera del envase en flujo continuo. Calentamiento indirecto: placas y tubos. Calentamiento directo: inyección e infusión. Vida útil y efecto sobre los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria 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. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Refrigeración. Aplicación del frío a la conservación de los alimentos. Sistemas de eliminación de calor. Características de la refrigeración. Efecto sobre los microorganismos y enzimas. Refrigeración como método para preservar la calidad de los alimentos. Cálculo del tiempo de refrigeración. Requerimientos del almacenamiento refrigerado. Procesos que pueden acompañar a la refrigeración : almacenamiento en atmósfera controlada y modificada. Productos mínimamente procesados y refrigerados. Indicadores tiempo-temperatura Congelación. Curva de congelación. Cambios producidos durante la congelación : efectos de concentración, daños producidos por formación de cristales de hielo. Prevención pérdida de calidad de los productos congelados. Descongelación. Cálculo de la carga calorífica. Cálculo del tiempo de congelación. Métodos de congelación por aire (almacenes frigoríficos, congeladores rápidos, congeladores de lecho fluidizado), por contacto indirecto con un refrigerante (para alimentos sólidos y bombeables) y por inmersión directa en un medio refrigerante (líquidos de bajo punto de congelación y líquidos criogénicos) Deshidratación. Objetivos. Factores que intervienen en la deshidratación. Teoría. Psicrometría. Mecanismo de la deshidratación. Instalaciones. Deshidratación por atomización. Efecto de la deshidratación en los alimentos. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Liofilización. Definición y objetivos. Peculiaridades del secado por liofilización. Sublimación, diagrama de fases del agua, liofilización a presión atmosférica. Constituyentes básicos de un liofilizador. Etapas de la operación. Efectos sobre los alimentos. Liofilizadores. Ejemplos de aplicaciones en la industria alimentaria Procedimientos tradicionales de conservación de los alimentos. Secado. Azucarado. Salazón. Curado. Ahumado. Fermentación. Clasificación según los principios generales de conservación. Impacto sensorial y diversificación alimentaria Tendencias actuales en la conservación de alimentos. Irradiación. Altas presiones. Campos eléctricos pulsantes de alta intensidad. Campos magnéticos oscilantes. Pulsos de luz. Ultrasonidos. Métodos barrera. Teoría de la acumulación de obstáculos y métodos combinados. 6 de 9

7 1.13. Referencias de Consulta Básicas / Recommended Reading. Aguado, J. (Ed.) Ingeniería de la industria alimentaria. Vol I. Conceptos básicos Ed. Síntesis, Madrid (1999). Brennan, J.G.; Butters, J.R.; Cowell, N.D. y Lilly, A.E.V. Las operaciones de la ingeniería de los alimentos Ed. Acribia, Zaragoza (1980). Casp, A.y Abril, J. Procesos de conservación de alimentos A. Madrid Vicente Ediciones - Ediciones Mundi-Prensa. Madrid (1999). Earle, R. L. Ingeniería de los alimentos : las operaciones básicas del procesado de los alimentos Ed. Acribia, Zaragoza (1988). Fellows, P. Tecnología del procesado de los alimentos: Principios y prácticas Ed. Acribia, Zaragoza (1993). Lewis, M.J. Propiedades físicas de los alimentos y de los sistemas de procesado Ed. Acribia, Zaragoza (1993). Mafart, P. y Béliard, E. Ingeniería industrial alimentaria 2 vols. Ed. Acribia, Zaragoza (1993 y 1994). Ordóñez, J.A. (Ed.) Tecnología de los alimentos. Vol. I. Componentes de los alimentos y procesos. Síntesis. Madrid (1998). Potter, N.N. y Hotchkiss, J.H. "Ciencia de los alimentos" Acribia, Zaragoza (1999). Rahman, M. S. Manual de conservación de los alimentos. Acribia, Zaragoza (2003). Rodríguez, F. (Ed.) Ingeniería de la industria alimentaria. Vol II. Operaciones de procesado de alimentos Ed. Síntesis, Madrid (2002). Rodríguez, F. (Ed.) Ingeniería de la industria alimentaria. Vol III. Operaciones de conservación de alimentos Ed. Síntesis, Madrid (2002). Singh, R.P. and Heldman, D.R. Introducción a la ingeniería 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 Métodos Docentes / Teaching methods Actividades presenciales - - Clases teóricas Clases prácticas (no hay) Actividades dirigidas - Trabajos individuales y / o en grupo (ejercicios y otras actividades propuestas en clase) 7 de 9

8 - Docencia en red (página del profesor, que contiene el programa, el calendario de clases y actividades, las diapositivas de clase y los ejercicios y actividades propuestos) - Tutorías (Incluidas virtuales) (horario semanal de referencia, entrevistas concertadas y consultas por ) 3 Tiempo estimado de Trabajo del Estudiante / Estimated workload for the student 80 horas 4 Métodos de Evaluación y Porcentaje en la Calificación Final / Assessment Methods and Percentage in the Final marks Descripción detallada del procedimiento para la evaluación Convocatoria ordinaria: Se realizará teniendo en cuenta: 1. Un examen final, que constará de dos partes: - Parte 1: un cuestionario tipo test. Hasta 5 puntos. - Parte 2: resolución de ejercicios prácticos y problemas (similares a los propuestos en clase y en las guías de problemas). Hasta 5 puntos. Es condición para aprobar el examen final obtener un mínimo de 2.0 puntos en cada parte. 2.- La entrega voluntaria de un trabajo de investigación vinculado a nuevas tecnologías de conservación de alimentos. Sólo se evaluará este trabajo (hasta 0.5 puntos) a efectos de promoción, siempre que en el examen se hubiera alcanzado una puntuación, como mínimo, de: 4.5 (promoción a 5.0); 6.5 (promoción a 7.0) ó 8.5 puntos (promoción a 9.0). 8 de 9

9 Convocatoria extraordinaria: Se llevará a cabo de forma igual a la evaluación ordinaria. En cuanto al trabajo de investigación el alumno podrá optar si mantiene el entregado en la convocatoria ordinaria o si entrega un nuevo trabajo. 5 Cronograma de Actividades (opcional) / Activities Chronogram (optional) La entrega del trabajo de investigación voluntario se realizará el mismo día del examen final. 9 de 9