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Carlos H. von der Becke

Aldo Motto

Julio Lima

15-02-2000
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Apuntes de estudio de la asignatura

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PROCESOS DE LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS

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A. - Procesos Alimentarios como típicos procesos multivariables - Unidad 1 - Modelización
1.1 Modelización de la inteligencia humana 1.2 Teoría de los sentidos fisiológicos 1.3 Sus aplicaciones en la Industria Alimentaria 1.4 Teoría de los sentimientos de base cognitiva
1.5 Teoría de las funciones cerebrales superiores 1.6 Inteligencia Artificial 1.7 Técnicas de pensamiento humano (preparación o CBR y deliberación) 1.8 Técnicas de procesamiento artificial de resolución de problemas
1.9 Operación de redes neurales 1.10 Sistemas expertos 1.11 Ideas de Johann von Neumann sobre Teoría de los Juegos y comportamiento económico 1.12 Modelización de la Teoría de los Juegos: juego de los dos baldes y ajedrez simplificado
1.13 Teoría de decisiones bajo certidumbre, riesgo e incertidumbre 1.14 Las cinco escuelas 2.1 Modelización de una planta alimentaria 2.2 Entradas, salidas, variables de estado, variables de decisión, optimizador
2.3 Objetivos y restricciones en los subsistemas de una planta alimentaria y en su totalidad. 2.4 Listado encadenado de objetivos cada vez más trascendentes 2.5 Robotización en una planta de fabricación y ensamble en la industria cárnica 3.1 Papel que juega la informática en la moderna tecnología y sigs
3.2 Planillas de cálculo en simulación y optimización (Spreadsheet Optimization)
A. - Unidad 2 - Herramientas de la Calidad Total
1.1. Calidad total y conducta humana 1.2 Introducción al control estadístico de procesos 1.3 Las siete herramientas originales 1.4 Estratificación
1.5 Planilla de verificación 1.6 Diagrama de Pareto 1.7 Histograma 1.8 Diagrama de dispersión
1.9 Diagrama característico o de espina de pescado 1.10 Gráfico de control 2.1 Las siete nuevas herramientas 2.2 Diagrama de afinidad
2.3 Diagrama de relaciones 2.4 Diagrama de árbol 2.5 Diagrama de matriz 2.6 Diagrama de matriz para priorización
2.7 Diagrama de flechas 2.8 Diagrama de Gantt, similar a muchas herramientas de TQM. 2.9 Gráficos para Programas de decisión en procesos 2.10 Énfasis en análisis de matrices (componente principal).
2.11 Cascadas de herramientas 2.12 Aplicaciones
A. - Unidad 3 - Diseño de experimentos y búsqueda del óptimo
1.1 Revisión orientada de la regresión simple y múltiple 1.2 Método clásico de búsqueda del óptimo extendido a N dimensiones 1.3 Nociones de programación geométrica 1.4 Métodos de búsqueda directa
1.5 Fibonacci con juego final computacional 1.7 Relación áurea 1.8 Trisección del intervalo 1.9 Técnicas mixtas según Box, Wilson y Faure
2.1 Diseños multivariables 2.2 Necesidad de puntos ortogonales para determinaciones de curvaturas particulares 2.3 Diseños factoriales completos e incompletos. 3.1 Análisis de la regresión y de la varianza aplicados al diseño de experimentos
3.2 Ejemplos con variables mudas 3.3 Métodos analíticos de búsqueda del óptimo 3.4 Método clásico 3.5 Método de los multiplicadores de Lagrange
3.6 Extensión de los Simplex de Box - Wilson a los suprasistemas: complex, como búsqueda directa avanzada. 3.7 Técnicas de identificación y optimización secuenciales.
A. - Unidad 4 - Técnicas de programación para sistemas multivariables
1.1 Manejo del programa "Storm" y sus diversos capítulos. 1.2 Programación lineal. 1.3 Análisis de sensibilidad. 1.4 Primal y dual.
2.1 Alocación. 2.2 Transporte. 2.3 Camino crítico. 2.4 Camino crítico - ejemplo.
2.5 Pert - costos. 3.1 Programación multiobjetivos.
A. Unidad 5 - Principales Variables de la Tecnología Alimentaria
1.1 Preservaciòn de alimentos como sistema multivariable 1.2 Introducción y objetivos 1.3 Temperatura 1.4 Actividad acuosa
1.5 Radiación 1.6 Radiación ultravioleta 1.7 Radiación ionizante 1.8 pH y acidez
1.9 Potencial de oxidación - reducción 1.10 Acidos orgánicos 1.11 Sales de curado y sustancias análogas 1.12 Antibióticos
1.13 Gases 1.14 Empaque 2.1 Interacción de variables de un proceso 2.2 Multidimensionalidad en las variables
2.3 Multidimensionalidad en los criterios
C. Aplicaciones - Unidad 11 - Servicios de Comida "Catering"
1. Radiación térmica de alimentos

===>SEGUNDA PARTE DEL PROGRAMA

Objetivo: Siendo la Investigación Operativa la técnica de estudio de los sistemas multivariables, corresponde repasar esquematicamente muchas de las variables características de los procesos alimentarios.

Desarrollo:

B. CINETICA DE LOS ASPECTOS FISICOS, QUIMICOS Y BIOLOGICOS DE LOS PROCESOS ALIMENTARIOS.

Objetivo: Los cuatro tópicos siguientes incursionan en los aspectos más útiles de las biomatemáticas asociadas con los procesos alimentarios, con la excepción de las cinéticas microbianas que ya se han tratado en una asignatura previa, Microbiología Industrial. Se señala la trascendencia y practicidad de los estudios cinéticos en instalaciones industriales. Al estar en el campo de las Biomatemáticas, de nuevo surgen relaciones con las Ciencias de la Computación, la Investigación Operativa y las Técnicas de Optimización.

6. CINETICAS FISICAS Y MECANICAS

Objetivo: Se consideran temas de Biofísica alimentaria con un enfoque cinético e informático.

Desarrollo: Generalidades acerca de los procesos de deterioro y preservación orientadas al objetivo. Justificación del estudio de las diferentes cinéticas. Cinética de deterioro y de preservación en planta y en mostrador. Su integración con el tema de la Unidad 1 de objetivos y restricciones en las diferentes etapas de una planta alimentarias. Cinética de los procesos modificatorios del deterioro, provocados por barreras físicas y mecánicas. Análisis multicompartimental. Aplicaciones a las tres transferencias (masa, energía y cantidad de movimiento), sin interfases y con ellas. Interacciones entre alimentos y envases. Factores ambientales de deterioro y acción del empaque. Resistencia mecánica. Difusión por barreras y gráficos de Neizert. Alimentos crocantes. Su enfoque desde el punto de vista de interacciones multisensoriales. Pérdida de crocancia en mostrador. El problema del pasaje de humedad por las paredes del envase flexible de papas fritas. Resistencia de un alimento al ultravioleta. Atrición de alimentos granulares y aglomerados. Conclusiones razonadas.

7. CINETICAS FISICOQUIMICAS

Objetivo: Se consideran temas de Física de los Sistemas Complejos, complementados con un enfoque cinético y sistémico.

Desarrollo: Anfifilos, emulsiones, coloides, membranas y fenómenos de interfasie, considerados como un capítulo de la Física de los Sistemas Complejos. Fisicoquímica de los factores de calidad no nutricionales: apariencia, aportes oral-tactiles y textura. Geles: elasticidad. Fibrosos: fibras macroscópicas. Aglomerados celulares: células enteras turgentes. Untuosos: su obtención de diversos orígenes; su evaluación. Friables: estructuras facilmente desmenuzables. Cristalinos: materiales homogéneos y solubles. Con vesículas gaseosas de tamaño coloidal: estructuras mixtas. Revisión de algunos temas de la Teoría de los Sistemas Complejos. Espumas acuosas. Corrosión de la hojalata. Teoría del ataque a los aceros inoxidables. Conclusiones razonadas.

8. CINETICAS QUIMICAS

Objetivo: Se consideran temas de Bioquímica del deterioro alimentario con un enfoque cinético y sistémico.

Desarrollo: Cinética química, orientada a la del deterioro químico y de mostrador. Un equipo de determinación: el 'kinetics kit'. Tiempos y temperaturas: modelos de procesos dinámicos. Orden, suborden, constante espec¡fica de velocidad de reacción, energía de activación, factor de frecuencia y su simulación por técnicas de Montecarlo. Modelos tipo producto de potencias, modelos del tipo regresión múltiple para el deterioro de nutrimentos y modelos de uso alimentario (basados en el tiempo necesario para provocar una fracción definida de deterioro). Teoría del Q10. Relaciones entre conversión y tiempo. Ley de Arrhenius. Regla de van't Hoff y su crítica. Ecuación fundamental para el tiempo, la temperatura y la concentración inicial. Estudio sistemático de las técnicas de HTST y de LTLT. Ensayos acelerados de cinética de mostrador. Modelos de Bertholet del deterioro de frutas: explicación de la linealización oculta en ese modelo. La ecuación de Bigelow, Saguy y Karel. Empleo de la programación lineal para optimizar tiempos y temperaturas de procesamiento. Nociones de cinética heterogénea. Modelo uniforme y modelo del frente móvil. Factor de efectividad. Control químico, difusional y mixto. Conclusiones razonadas.

9. CINETICAS ENZIMATICAS

Objetivo: Se consideran temas de Bioingeniería y Enzimología alimentaria con un enfoque cinético y sistémico.

Desarrollo:

  1. Métodos de inhibición y de actividad y equipos de la industria basada en la enzimología, con especial referencia al proceso de pardeamiento enzimático.
  2. Enzimas comerciales, hidrolasas, oxidorreductasas, isomerasas y liasas. Obtención de enzimas comerciales extracelulares e intracelulares. Ruptura celular. Métodos basados en las propiedades iónicas. En la diferencia de adsorción y diferencia de tamaños. Operación continua o discontinua en los pasos de purificación. Esquema de obtención de una enzima comercial. Enzimas inmovilizadas. Métodos de inmovilización. Unión a soporte, unión enzima-enzima. Efectos de la inmovilización: retención de la actividad, efectos difusionales, estéricos, del entorno.

  3. Biorreactores enzimáticos. Panorama. Su diferencia con los biorreactores de las fermentaciones donde se presentan mecanismos autorreplicantes. Inhibición de reacciones enzimáticas. Influencia de la inmovilización. Factores que modifican la actividad intrínseca de las enzimas solubles que luego se inmovilizan. La estabilidad de los biocatalizadores inmovilizados: engaños difusionales. Biorreactores enzimáticos: tipos, evaluación del rendimiento, aspectos prácticos de la cinética en estos equipos, efecto del flujo no ideal sobre la eficiencia del biorreactor. Problemas de estabilidad. Reuso de enzimas. Regeneración de la actividad de un biocatalizador. Mantenimiento de una productividad constante en un biorreactor, pese al envenenamiento. Problemas del uso de la inmovilización.

Conclusiones razonadas.

C. APLICACIONES

Objetivo: Completar dos aspectos de Bioingeniería, Biofísica y Biomatemática Alimentarias no considerados en los programas de otras asignaturas.

10. PROCESOS DE APPERTIZACION Y RELACIONADOS

Objetivo: Profundizar en la cinética y en las biomatemáticas de los procesos de appertización y relacionados.

Desarrollo: Ventajas e inconvenientes de la preservación por el calor. Factores de dependencia. División por acidez. Interacción calor - componentes del alimento. Cinética de reacción. Dependencia de la temperatura. Modelo de Arrhenius. Método del tiempo de muerte térmica. Q10. Penetración de calor en alimentos. Cocción. Perfiles temperatura - tiempo. Evaluación de datos de penetración de calor. Curvas. Método de determinación de la letalidad de procesos. Optimización para diversas reologías (Ostwald - de Waele y Bingham). Equipos. Retromezclado de calor. Método convencional. Proceso aséptico. Técnicas afines a la esterilización. Conclusiones razonadas.

11. SERVICIOS DE COMIDA (CATERING).

Objetivo: Considerar a los procesos de los Servicios de Comida dentro de la mentalidad de un servicio y de su integración con la ofimática.

Desarrollo: Revisión de temas de cocción térmica y de microondas. Su aplicación a la cocción por convección, conducción, radiación y microondeado a una "salchicha infinita". Equipos. Control de restorantes. Planillas. Ofimática. Mentalidad del sector terciario de la sociedad, diferenciado de las de los sectores primario y secundario. Conclusiones razonadas.

TRABAJOS PRACTICOS

De índole informática, asociados con el avance en los contenidos de las unidades, a efectuarse en la Sala de Computación.

BIBLIOGRAFIA

BARRAL RH y von der BECKE CH - Biotermodinámica del Cerebro, 1997, en Internet, http://www.geocities.com/ohcop/p0.html ICSFM. Ecología de las poblaciones bacterianas. Edit. Acribia, MILSON and KIRK - Principles of Design and Operation of Catering Equipment - Ellis Horwork, 1981. NAYATAMI Y - The Seven New QC Tools, 3A Corporation, 1984. SUAREZ REBOLLO MP Servicios de Comida (Food Service), UCA, FCA, 1991 UMEDA M - Seven Key Factors for Success on TQM- Japanese Standards Association, 1993. van VLACK - Elements of Materials Science, Addison Wesley, 1970. von der BECKE CH - Apuntes de Unidad I - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH (ed.) - Apuntes de Unidad 2 - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH - Apuntes de Unidad 3 - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH - Apuntes de Unidad 4 - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH - Apuntes de Unidad 6 - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH (ed.) - Apuntes de Unidad 7 - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH - Apuntes de Unidad 8 - UCA, FCA, 1997 PETRIELLA C y von der BECKE CH . Apuntes de Unidad 9 - UCA, FCA, 1997 von der BECKE CH - Apuntes de Unidad 10 - UCA, FCA, 1997 MALLAMCE F and STANLEY UE (eds.) - The Physics of Complex Systems, 1997 ISBN90 5199 351 x Cambiano, Martín - Fundamentos de la esterilización UHT y HTST, capítulo de la tesis Proceso de Envasado Aséptico, UCA (1999)

===>PROGRAMA COMPLETO

16.abr.1999

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