jueves, 9 de junio de 2016

RESUMEN DEL ARTICULO DE TECNOLOGÍAS DE MEMBRANAS EN LA AGROINDUSTRIA LÁCTEA

Los procesos membranarios constituyen una serie de técnicas de separación que consisten en emplear un gradiente, ya sea de presión o electrostático, para forzar el paso de componentes de una disolución a través de una membrana porosa semipermeable, para que se obtenga una separación sobre la base del tamaño.
La presión requerida para forzar el paso a través de alguna membrana suele ser proporcional al tamaño de los poros, siendo necesario incrementar sustancial- mente su magnitud a medida que el tamaño de estos decrece.
La permeabilidad de una membrana es adecua- da cuando se registra una relación lineal entre un flujo de agua de baja dureza y la presión transmembranaria que se registra en la misma. 
Las membranas formadas con fibras huecas representan el segundo tipo de configuración y son muy similares a las membranas tubulares abiertas, solo que en estas no existe un solo tubo sino cientos de túbulos membranosos huecos compactados en una sola fibra filtrante a modo de cartucho.  Además se tiene una tercera configuración no muy empleada llamada la configuración de espiral, que trata de maximizar el área en un mínimo espacio y consiste en capas consecutivas de membranas enrolladas en espiral dentro de un tubo de soporte en acero perforado (University of Guelph 2005).
Es deseable que las membranas, indiferentemente del material de su construcción, sean capaces de resistir la presión transmembranaria y la temperatura a la que sean sometidas, así como a las características químicas de la leche, y la acción de los diferentes agentes sanitizantes y de limpieza con que sean tratadas posteriormente a su uso.
 El factor de reducción volumétrico (FRV) constituye un parámetro útil para medir esta disminución y está directamente relacionado con el rendimiento del proceso. Se define en términos del volumen de alimentación (Va), del volumen de retenido (Vr) y del permeado (Vp):
FRV = Va = 1  + Vp Ecuación 1 Vr          Vr
 Las tecnologías de membranas aplicadas a la industria láctea constituyen una herramienta única para
la concentración y para el fraccionamiento de la leche en base a las diferencias en el peso y tamaño molecular relativo (Twiford 2004).  La razón de esta particularidad radica en que estos procesos no involucran un cambio de fase que pueda ocasionar el deterioro o modificación de las características fisicoquímicas y organolépticas deseables de la leche o de sus constituyentes (Bennett 1997; Makardij et al. 1999). Entre dichas modificaciones pueden mencionarse pérdidas de compuestos volátiles con un consecuente efecto sensorial, así como oxidaciones (D’souza y Mawson 2005.
En ocasiones es necesario no sólo concentrar o fraccionar la leche, si no también, eliminar contaminantes que representen riesgos físicos o biológicos (Makardij et al. 1999).  Muchos contaminantes pueden mantenerse en el retenido durante el proceso, y no pasar a formar parte del permeado, por lo cual se estaría logrando una sanitización en frío con las repercusiones organolépticas favorables antes aludidas (Avalli et al. 2002).
Ya sea para la concentración, la eliminación de riesgos a la inocuidad o el fraccionamiento, dichas tecnologías parecen ser una elección lógica pues muchos de los componentes y contaminantes de la leche difieren sustancialmente en tamaño, abarcando un amplio intervalo que va desde 1 nm a 20 mm (Brans et al. 2004).  Esto permite adecuadas separaciones según se de una acertada selección del tamaño de poro a utilizar.
La polarización de la concentración de fluídos con alto contenido de sustancias nitrogenadas, como es el caso de la leche, suele presentar solo dependencia de la presión transmembranaria  y en mucho menor instancia del  nivel de flujo para temperaturas constantes (Dinkov 2001).
Al avanzar en el proceso de filtración, se va formando sobre la membrana una capa de materiales
 acumulados, que dificultan la eficiencia del proceso (Akoum et al. 2003). Los materiales acumulados en la membrana pueden experimentar cuatro fenómenos que no necesariamente ocurren de manera independiente (Brans et al. 2004):
• Adsorción en la membrana.
• Bloqueo superficial de los poros.
• Formación de una capa superficial a lo largo de toda la membrana. 
• Penetración profunda de los poros provocando bloqueos internos no reversibles, siendo más acentuado este último problema entre mayor sea el diámetro del poro (Tong et al. 1988; Akoum et al. 2003; D’souza y Mawson 2005). 
PROCESOS DE MEMBRANAS COMÚNMENTE UTILIZADOS EN LA AGROINDUSTRIA LÁCTEA
La leche constituye una matriz muy compleja que está constituida por una emulsión de glóbulos grasos en una fase acuosa, la que tiene en forma suspendida o disuelta micelas de caseína, proteínas del suero, lactosa y sales (Belitz y Grosch 1985).  Su complejidad aumenta si se considera que la composición varía se- gún la temporada del año, el clima,  la raza y mantenimiento del animal (Chacón 2004).
Para comprender a cabalidad las aplicaciones de cada una de estas técnicas es importante detallar algunos de los aspectos fundamentales de cada una de ellas.
Para una mayor claridad, se mencionarán dichas técnicas de manera tal que se expongan primero aquellas cuyas membranas poseen un menor tamaño de poro.
Ósmosis inversa o hiperfiltración
Consiste en un proceso en el cual se da una separación únicamente del agua presente en la leche, la cual posee un peso molecular menor a 150 daltons; esto gracias a que el tamaño del poro empleado es sumamente pequeño y entre 5 a 15 A° (University of Guelph 2005).  En este tipo de membranas el colmataje debido a la gelificación de proteínas lácteas que atrapan fosfato de calcio suele ser el más común (Skudder et al. 1977).  La ósmosis inversa puede considerarse como un proceso de concentración de la leche que a diferencia del proceso tradicional no emplea calor, y que puede generar retenidos con un contenido máximo de 30% en sólidos (Twiford 2004).  Este proceso de concentración resulta ser de utilidad, especialmente en el abaratamiento del transporte de la leche fluida en largas distancias como el caso de Australia y Nueva Zelanda (Clarke 1979; Zadow 1995
Nanofiltración
La nanofiltración es una de las operaciones de membranas más complejas. Puede considerarse como un proceso dual, pues generalmente se aplica en con- junto con una ósmosis inversa. Suele involucrar una separación en base a tamaño molecular y otra basada en la carga eléctrica, lo que en teoría permite apartar los iones monovalentes de los polivalentes; esto para un punto de corte de las moléculas que ronda los 200 a 1.000 daltons, para tamaños de poro inferiores a 2 nm  y velocidades de flujo cercanas a 10-41 kg/h*m2 (Mucchetti et al. 2000).
Ultrafiltración
 La ultrafiltración es un proceso que se caracteriza por tener un punto de corte de alrededor de 450 a 300.000 daltons para diámetros de poro de 15 a 1.000 A°, razón por la cual su principal función en la industria láctea es incrementar los sólidos de la leche (Twi- ford 2004; Vaillant et al. 2004).  En la ultrafiltración, el tamaño de los poros es mayor, permitiendo que algunos componentes además del agua y los compuestos iónicos de la leche pasen la membrana, en un proceso de separación y fraccionamiento que generalmente utiliza temperaturas de 50-60 ºC y se basa en membranas de polisulfonas.
Microfiltración
La microfiltración comprende una serie de técnicas muy similares a la utrafiltración, pero aplicadas a menores presiones y fundamentadas en un tamaño mucho mayor de poro capaz de dejar permear partículas en un rango de 0,2 μm a 2 μm (University of Guelph 2005).  Este tamaño de poro permite usual- mente retener la mayoría de las esporas, bacterias, hongos y levaduras, por lo cual la microfiltración puede ser considerada como una técnica de pasteurización que no requiere de tratamientos térmicos (Twiford 2004; Vaillant et al. 2004).  En este tipo de procesos en leche, las membranas de tipo cerámico han demos- trado ser las que ofrecen mejores relaciones de rendimiento y durabilidad para procesos generalmente conducidos a temperaturas que van de 20 °C  a 50 °C.
Electrodiálisis
La electrodiálisis es un proceso de separación electroquímico donde, bajo la influencia de un campo eléctrico, los iones son capaces de moverse cuando están en disolución a través de membranas selectivas, en una forma que es directamente proporcional a la conductividad específica e inversamente proporcional al número de moléculas disueltas (Gardais 1990).
Aprovechamiento y tratamiento del suero lácteo.
El suero de la leche es producido en grandes cantidades a nivel mundial siendo su desecho uno de los importantes problemas de la industria (Boumba et al. 2001).  El suero contiene más de la mitad de los sólidos presentes en la leche entera, incluyendo el 20% de las proteínas, así como un 75% de materia seca en forma de lactosa, y un 8% de materia seca correspondiente a la fracción mineral (Domagk 1981; Belitz y Grosch 1985).  Es por ello que actualmente se le visualiza más como una materia prima que como un desecho, donde el mayor esfuerzo se centra en la recuperación de las proteínas y de muchas de las vitaminas que contiene, como las del complejo B (McDonough et al. 1974; Delaney 1976).
Un primer proceso de aprovechamiento se da en la fabricación de productos desecados a partir del suero de leche, como describen Boumba et al. (2001). Estos productos se denominan concentrados cuando tienen entre un 30% y 80% de sólidos o aislados si superan el 80% (Brans et al. 2004).  Generalmente lo anterior se logra por ultrafiltración del suero empleando presiones de 1 bar, velocidad de flujo de entre 5,6 y 6,5*10-5 m/s, puntos de corte de entre 25 y 50 kdaltons, y membranas poliméricas o cerámicas (Brans et al. 2004), previa remoción de los finos de caseína de la leche por centrifugación y pasteurizado de la misma a 74 ºC durante 15 s.  Los retenidos del proceso de membranas son posteriormente sometidos a un tratamiento de secado en un evaporador bajo vacío (840 mbar), enfriados a 36 ºC y  secados a 80 ºC en un secador por aspersión. Los permeados sufren igual- mente un tratamiento de secado al vapor, previa pre- cristalización de la lactosa en tanques de cristalizado, empleando el mismo secador por aspersión hasta alcanzar una concentración de 30% en sólidos y luego son enfriados a 30 ºC.  Este concentrado de permeado es secado igualmente por aspersión.
Los altos contenidos de aminoácidos (especial- mente treonina y lisina), proteína y minerales, hacen de estos polvos deshidratados un sustrato apropiado para mejorar el valor nutricional de los cereales, para el tratamiento de ciertos desórdenes metabólicos (gra-cias a los bajos contenidos de fenilalanina y tirosina), y particularmente para el desarrollo de fórmulas para infantes y pacientes geriátricos (Lucas y Barr 1985). Está en boga su utilización en la elaboración de barras de cereal enriquecidas con proteína láctea (Neville et al. 2001) y en la sustitución de sólidos en los procesos de manufactura de helados (Lee y White 1991).
Concentración de la leche para el mejoramiento de sus características técnicas durante la manufactura de productos derivados
Por medio de los procesos de membranas es posible mejorar las características técnicas de la leche empleando procesos de concentración que eliminan agua, sales minerales y lactosa.Estos generan mejores cualidades de cuajado, mejores rendimientos al incorporarse proteínas que normalmente se pierden en el suero, y menores tasas de sinéresis3 cuando se procesa la leche (Vaillantet al. 2004).  Como muchos de los procesos de membranas en lácteos se efectúan sobre leche descre- mada, suele ser necesaria la adición de crema láctea para lograr la textura adecuada (Brans et al. 2004).
La ósmosis inversa como técnica de concentración de las proteínas de la leche ha demostrado gene- rar marcados problemas de sabor en los productos ob- tenidos, por lo cual no es muy popular (Mogensen 1976).  Esto es aplicable tanto en quesos como en la elaboración de yogurt  (Voutsinas et al. 1996).  En le- che que no está completamente pasteurizada, la ósmosis inversa puede ser causal de aparición de ácidos grasos libres y rancidez (Barbano et al. 1983).
El uso de la utrafiltración con estos propósitos ha sido muy exitosa para leches destinadas a la manufactura de quesos frescos. Lo anterior especialmente por su bajo costo comparado con la microfiltración pues emplea membranas poliméricas y no cerámicas, siendo posible técnicamente lograr concentraciones máxi- mas de 90% en el contenido de proteína (Rajagopalan y Cheryan 1991).  Entre las ventajas de la ultrafiltra- ción en la manufactura de quesos, está el generar materia prima que sufre menos pérdidas de proteína y grasas en el suero e incluso la reducida sinéresis de varios tipos de queso (Jiménez y Goicoechea 1983).  Es- to es extensivo sin importar la especie del animal, como por ejemplo el caso de la leche de búfala, donde la leche ultrafiltrada muestra mejores características de cuajado, de desuerado y mejores contenidos de calcio y magnesio (Haggag et al. 1982).
Filtración de membrana en productos lácteos con fines microbiológicos
Procesos como la microfiltración son capaces de reducir la cantidad de bacterias y de esporas sin afectar el sabor de la leche o sus propiedades reológicas generales, gracias a que no emplea ningún tratamiento térmico (Mahaut 1992).  Esto a su vez genera vidas útiles generalmente en refrigeración más prolongadas (15 días) que la lograda por pasteurización tradicional (siete días) (Brans et al. 2004).  









sábado, 28 de mayo de 2016

PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS OPERACIONES UNITARIAS

Trituracion:
*es un proceso para reducir el tamaño de ciertas materias primas solidas.
*desmenuzamiento de materiales gruesos hasta tamaños de orden de 3 mm

Molienda:
*es la continuación del proceso de trituracion en el cual la materia prima se transforma en partículas mas pequeñas (polvo)
*obtención de productos en polvo.

Objetivos de la reducción de tamaño:
*desintegración
*obtener granulometría mas pequeñas
*distribución de tamaños

Ventajas de reducción de tamaño en el proceso de alimentos
*Ahorrar espacio
*Homogenizacion en un proceso

Clasificación de la reducción de tamaño de acuerdo al tamaño de acuerdo de partícula
*Rebanadas o rodajas
*Molienda a polvo o pastas de finura
*Emulsión y homogenizacion

Dureza: se define como la energía necesaria para romper el material. La determinación de la dureza permite establecer el tipo de fuerza que pueda actuar, el tiempo de residencia en la zona de acción  y ayuda a persedir los consumos energéticos, es así que los productos mas duros son mas difíciles de triturar por lo tanto se requiere mayor energía.

Sensibilidad a la temperatura: las partículas durante la reducción de tamaño se encuentra en constante fricción y movimiento provocando un aumento de temperatura que se va a disipar en forma de calor ocasionando en algunos casos degradación del producto y en casos extremos combustión o incluso explosión.

Abrasividad: es una sustancia que tiene como finalidad actuar sobre otros materiales con diferentes clases de esfuerzo mecánico como triturado, molienda, corte, pulido es de elevada dureza.

Corte: se utiliza para obtener tamaños y formas definida o quitar partes del solido.

Fuerza de compresión: se utiliza para reducir tamaños de sólidos duros a mas o menos.

Frotación o cizalla: se utiliza para producir partículas finas.

Fuerza de impacto: se utiliza para reducir solido a tamaños gruesos, medianos y finos.

Ejemplos de tipo de alimentos y el tipo de fuerza que se utiliza y que se emplea para su reduccion de tamaño

*Cristalinos: azúcar, sal, etc
Tipo de fuerza: compresión

*Fibroso: Frutas, verdura, etc
Tipo de fuerza: fuerza de corte y una combinación de fuerzas de impacto y cizalla

*Blandos: Quesos
Tipo de fuerzas: fuerza de corte y cizalla

Selección de equipos de reducción de tamaño se debe de considerar

*Alimentos húmedos: despulpadores, extractores de jugo, des integradoras, molino de carne y ralladores (carne, frutas, hortalizas, pollo, queso, pan)

*Alimentos secos: trituradoras, molinos (cereales, especias, nuez, almendras, azucares, sal, pimienta)

Tipo de molino
Fuerza aplicada
Ejemplo
Molino de bolas
Impacto y cizalla
Harina de pescado, colorantes
Molino de martillo
Impacto
Verduras deshidratadas, especias, pimienta y maíz
Molino de discos
Compresión
Refinado de chocolate, molienda de café
Molino de rodillos lisos
Compresión y cizalla
Caña de azúcar, trigo, cebada
Molino de rodillo estriado
cizalla
Maíz, trigo, pimienta, cacao, nuez moscada, clavo
Molino de discos y clavos
Cizalla e impacto
Lactosa, paprica



Trituradora de rodillo: en estas maquinas dos o mas rodillos pesados de acero giran en sentido contrario las partículas de la carga quedan atrapadas y son arrastradas entre los rodillos; se ven así sometidas a una fuerza de compresión que las trituran, en algunos aparatos los rodillos giran a diferente velocidad, generando también esfuerzos de cizalla.

Molino de martillo: este tipo de molino de impacto o percusión es corriente en la industria alimentaria. un eje giratorio que gira a grande velocidad lleva un collar con varios martillos en su periferia. al girar el eje, las cabezas de los martillos se mueven siguiendo una trayectoria circular en el interior de una armadura, que contiene un plato de ruptura endurecido.

Molino de disco único: en este modelo, los materiales de partida o alimentación, pasan a través del espacio que queda entre un disco estriado que gira a gran velocidad y la armadura estacionaria del molino. La separación entre el disco y la armadura puede variar y según el tamaño de la materia prima y las exigencias del producto terminado.
Molino de doble disco: en esta modificación la armadura tiene dos discos que giran en dirección opuesta generando un esfuerzo de cizalla mayor y que el que se puede conseguir con los molinos de disco único.

Molino de piedras: es el tipo mas antiguo de molino de disco y fue utilizado, originalmente como molino harinero. Sobre el eje se montan dos piedras circulares. La superior tiene una boca para la entrada de la carga.

Molino de bolas: es una maquina para moler diversos minerales y otros materiales de construcción y materias primas utilizadas en la industrias química. Es el equipo mas importante en la industria cementera, materiales de construcción, producción de cerámica etc

Molino de barras: el molino de barras pueden ser utilizados para moler materiales que están demasiadas húmedas para el cribado seco y aplastado fino por ejemplo carbón.



Tamizado: es uno de los métodos de separación de mezclas, el cual consiste que mediante un tamiz, zarandas o cernideros ( redes de mallas) se separan partículas solidas según su tamaño.

Terminología del tamizado

*Productos finos, pequeños, o medios: son los que van a pasar a través del tamiz o criba

*Productos grueso o mas: son los que no van a pasar por un tamiz determinado

*Numero de malla: es una denominación desaparecida, empleada para los cedazos utilizados en el laboratorio para el análisis de partículas.

*Intervalo de tamiz: es la relación entre las apertura sucesivamente decrecientes de una serie de tamices.

Tamices industriales

*Parrilla o tamices de barras: se utilizan para tamizar partículas de tamaño superior a 2.5 cm. Consiste en un grupo de barras paralelas espaciadas según necesite.

*Tamices vibratorios: consiste en uun marco que soporta una malla de alambre a una placa perforada. Puede ser sacudidas mecanica y electricamente.

*Tamices de tambor: son tamices giratorio montado horizontalmente. Puede estar constituido también por una malla de alambre o una placa perforada.

Resumen

Los fabricantes de pasta alimenticias saben que para obtener productos de buena calidad es necesario contar con semolina de primera clase. El molinero de trigo cristalino sabe también que es una buena semolina lo va conseguir solamente si se procesa trigo cristalino de buena calidad.
La selección de trigo cristalino para la industria de pastos usualmente se basa en algunas o en todos los siguientes factores
*Prueba de peso
*Peso de mil gramos
*Contenido de trigo común
*Proteína y gluten húmedo
Silos de almacén: el almacenamiento de una considerable reserva de trigo es importante el principio por que debe de mantenerse trabajando el molino a un cuando las revisiones frescas se moderen y segundo para habilitar el molinero para ventajas de precios bajos con respecto a sus necesidades inmediatas.
Limpieza: el trigo proveniente del almacén primero pasa por un separador magnético que saca partículas de fierro y acero, sirve como seguro contra tuercas lanillos y clavos y otros materiales magnéticos que caen en el trigo durante el transcurso del campo del molino.
La sección de aspiración del separador remueve polvo, paja, cascara de semilla pequeñas y granos arrugados livianos.
Acondicionamiento: es un proceso mediante cual se agrega agua al trigo, los molinos modernos lo hacen antes de la molienda.
Los tres factores mas importantes en el acondicionamiento son: cantidad de agua, tiempo de reposo y temperatura.
Molienda de trigo: el principal objetivo del proceso de molienda es aislar el endospermo de un estado puro como sea posible para que este pueda ser convertido en semolina no contaminada por germen y salvado.
Trituracion: la primera parte del proceso de molienda es el sistema de trituracion en el cual los granos de trigo son abiertos o rotos y en el endospermo rascado fuera del salvado. usualmente este proceso consta de 5 o 6 etapas o trituracion.

Cuestionario

1.- ¿Que es necesario para obtener producto de buena calidad en la fabricación de pastos?
contar con su semolina de primera clase

2.-Menciona los pasos para llevar a cabo la molienda de trigo para pasto
*inspección de trigo
*silos de almacenen
*limpieza
*almacenamiento
*molienda

3.-¿Cuales son los 3 factores mas importante en el acondicionamiento?
*cantidad de agua
*tiempo de reposo
*temperatura

4.-¿Por que es importante el almacenamiento de trigo?
por que debe de mantenerse trabajando el molino y tomar ventajas de precio

5.-Es la primera parte del proceso de la molienda
trituracion

6.-¿Usualmente con cuantas etapas consta?
de 5 a 6 etapas

7.-¿Cual es la principal objetivo de la molienda?
es aislar el endospermo en un estado puro

8.-¿En cuantos pasos se divide la selección de trigo?
en 7

9.-Menciona 3 de los pasos de selección
prueba de peso, peso de mil gramo y calidad de gluten

10.-¿Que se le extrae el trigo en el paso de limpieza?
fierro y acero