Unidad IV - Materia Prima-2014-2

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    26-Dec-2015

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materia prima, limpieza, seleccin, clasificacin, pelado

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  • UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA Facultad de ingeniera en Industrias Alimentarias

    rea de Ingeniera de los Alimentos

    Profesor: Hans Tafur Pereda

    UNIDAD IV

  • 1. MATERIA PRIMA

    La materia prima obtenida de los sectores de produccin, antes

    de ser transformados en productos para el consumo humano,

    son severamente seleccionados. Para ello, la materia prima

    debe cumplir con unas propiedades de suma importancia,

    como las propiedades geomtricas, propiedades fsicas,

    propiedades funcionales y caractersticas relacionadas con el

    grado de desarrollo.

  • A. ADECUACIN DE LA MATERIA PRIMA PARA UN PROCESO

    1. Disponibilidad

    2. Geometra

    3. Propiedades fsicas

    4. Propiedades funcionales

    5. Caractersticas mecnicas, elctricas o trmicas

    PRODUCTO FINAL

    IMPORTANCIA DE ESTOS FACTORES

    MATERIA PRIMA PROCESO

  • 1. DISPONIBILIDAD

  • 2. PROPIEDADES GEOMTRICAS

    Piezas irregulares = mayor coste

    Patata de forma suave

    y con ojos para el

    pelado mecnico.

    Tomate liso mejor que

    rugoso para lavado

    (grietas y bichos)

    Geometra regular adecuados para procesos mecnicos de alta

    velocidad.

  • 3. PROPIEDADES FSICAS

    Textura: Debe ser suficiente para soportar tratamientos

    mecnicos de las operaciones de preparacin y tratamiento

    El color, la textura, la resistencia al esfuerzo mecnico, las propiedades

    Aero e Hidrodinmicas, las caractersticas friccionales y las propiedades

    de superficie

    COLOR

  • 4. PROPIEDADES FUNCIONALES

    En lo referido a las propiedades funcionales de las variedades

    alimentarias, permite obtener productos de primera calidad y

    una gran eficacia en el procesado.

    Por ejemplo, existen variedades desarrolladas para fines

    especiales, como razas de ovejas para la produccin de

    carne o leche; variedades de trigo que producen harinas

    blandas, pobres en protenas, adecuadas para la elaboracin

    de galletas, tortas y otros.

  • OBJETIVOS PRINCIPALES

    B. PREPARACIN DE LA MATERIA PRIMA

    Adecuacin para que las siguientes etapas del procesado sean mas eficaces

    Reducir costes operativos Aumentar la productividad del proceso Contribuir a tener productos finales de mayor calidad

  • OPERACIONES PREVIAS AL PROCESADO

    CLASIFICACIN LIMPIEZA SELECCIN

    Separa en categoras

    de diferente calidad

    Separacin de los

    contaminantes

    Separa en categoras

    en funcin de sus

    caractersticas fsicas

    (tamao, forma, color)

  • FUNCIONES DE LA LIMPIEZA

    1. LIMPIEZA DE MATERIA PRIMA

    Se liberan contaminantes superficiales

    Peligro para la salud

    Estticamente indeseables

    Control de la carga microbiana y de las

    reacciones bioqumicas perjudican el

    producto final y el proceso

    a) Evitar la proliferacin de microorganismos durante el almacenamiento de la MP

    antes de su procesado

    b) Evitar la incorporacin de residuos txicos

    c) Evitar averas en las instalaciones e interferencias en otras partes del proceso

    d) Eliminar costes de produccin debidos al procesado de componentes

    desechables

    e) Aumentar la productividad al procesar solo la materia valiosa

  • a) Eficiencia de separacin (desperdicio pequeo frente a material

    valioso)

    b) Eliminacin del contaminante para evitar recontaminacin

    posterior

    c) Proceso y maquinaria que eviten contaminacin del producto

    con la parte contaminante (aguas de lavado, polvo.)

    d) Superficie limpia en condiciones aceptables (no rascadas, ni

    agujeros)

    e) Evitar lesionar el producto

    f) Eliminacin eficaz de los volmenes de residuos generados

    2. REQUISITOS DE LAS OPERACIONES DE LA LIMPIEZA

  • a) Minerales: tierras, arena, piedras, grasa partculas

    metlicas de equipos de recoleccin

    b) Plantas: ramas, hojas, tallos, semillas, cortezas

    c) Animales: excreciones, pelo, huevos de insecto, partes del

    cuerpo

    d) Productos qumicos: fertilizantes, residuos fitosanitarios

    e) Microorganismos

    3. CONTAMINANTES DE MATERIAS PRIMAS

  • Baratos

    Superficie del alimento queda seca

    Problema: evitar la recontaminacin debido al polvo que se

    genera

    Los mtodos de limpieza en seco son:

    Tamizado, Limpieza por abrasin, Limpieza por aspiracin, Limpieza

    magntica Limpieza electrosttica, Separacin por radioistopos,

    Separacin por rayos X

    4. MTODOS DE LIMPIEZA

    4.1 Mtodos de limpieza en seco

    4.2 Mtodos de limpieza hmedos

    4.1. MTODOS DE LIMPIEZA EN SECO

  • Hay dos tipos de tamices a nivel industrial:

    (1) TAMIZADO

    Mquinas de clasificacin: remueven contaminantes de tamaos muy diferentes a la materia prima.

    Una placa perforada con unos poros de diferentes tamaos.

    Tambor rotatorio o centrfugo:

    unidades continuas con gran cantidad de aplicaciones en la IA

  • Baratos, fciles de instalar y manejar

    Difciles de limpiar y velocidad crtica (Velocidad se puede degradar el producto)

    Descarga

    Impurezas de gran tamao (cuerdas, hilos

    de saco de harinas,

    sal, azcar)

    Impurezas pequeas

  • estn formados por una capa de tamices dentro de una armadura para evitar la entrada de polvo

    se someten movimiento para mejorar la separacin

    se incluyen bolas de caucho para evitar la obturacin de los poros del tamiz

    se utiliza para limpiar harinas y especias molidas

    TAMICES DE LECHO PLANO

    Limpieza fcil

    Se debe evitar deterioro de algunos alimentos por

    abrasin e impacto

    Se debe evitar contaminacin por pulverizacin de

    compuestos contaminantes

  • TAMICES DE LECHO PLANO

  • (2) LIMPIEZA POR ABRASIN

    abrasin entre las propias partculas abrasin entre partculas y partes mviles de los aparatos

    tambores rotatorios vibratorios o discos rotatorios.

    Ablanda y elimina contaminantes adheridos

  • (3) LIMPIEZA POR ASPIRACIN

    se utiliza aire para separar sustancias de diferente flotabilidad el alimento a limpiar se incorpora a una corriente de aire de velocidad

    controlada (importante) que separa los contaminantes

    los contaminantes se van recogiendo en funcin de su peso por diferentes partes (piedras, maderas, tallos, cscaras)

    cereales, nueces, frutas, legumbres, guisantes, cebollas, huevos alta selectividad genera mucho polvo

  • (3) LIMPIEZA MAGNTICA

    Se deja caer el producto entre dos imanes montados dentro de una cinta transportadora o en tambor rotatorio.

    Electroimanes: eliminacin fcil de las partculas metlicas extradas de los alimentos (corte de corriente)

    Peligro de contaminacin fcil si se llena el recipiente de residuos en exceso

    Van seguidos de un detector de metales para controlar que no pasen los contaminantes al alimento.

  • (5) LIMPIEZA ELECTROSTTICA

    Se basa en la diferencia de carga electrosttica de los materiales bajo condiciones de humedad controlada

    Las partculas cargadas se separan de las de carga opuesta mediante rodillos conectados a tierra, rejillas

    Rodillo cargado con 5-20 kV que gira

    sobre el que se echa el te y las impurezas

    quedan retenidas sobre el rodillo

    EXTRACCIN DE POLVO EN T

  • (6) SEPARACIN POR RADIOISTOPOS

    Se eliminan piedras cristales y fragmentos metlicos transportando al alimento por un barrido de rayos X.

    La imagen se observa en una pantalla que detiene el transportador cuando observa una impureza

    Se basa en la diferencia de opacidad entre materiales frente a los rayos gamma de baja E (radiacin electromagntica emitida por elemento radiactivo)

    La diferencia de seal acta sobre un dispositivo que elimina el contaminante

    Tierra y piedras de patatas

    (7) SEPARACIN POR RAYOS X

  • 4.2. MTODOS DE LIMPIEZA HMEDOS

    VENTAJAS:

    permite eliminar contaminantes adheridos

    permite utilizar detergentes y sustancias esterilizantes

    deteriora poco las MP (control estricto del proceso)

    DESVENTAJAS:

    gasta una gran cantidad de agua

    genera muchos residuos lquidos contaminados (15000l/tm de producto enlatado)

    necesidad de depurar residuos (coste)

    las superficies de los alimentos quedan hmedas y se deterioran con mayor

    facilidad: necesario el secado para mantener su calidad

  • Se elimina la tierra adherida que se ablanda en el bao

    Se eliminan piedras y otras sustancias que puedan daar la maquinaria

    Son depsitos de metal o de cemento liso o materiales de fcil limpieza que poseen rejillas en la parte inferior y laterales

    Se mejora con agitacin del agua o de lo materiales a limpiar o girando dentro del deposito de lavado o con agua caliente o con detergentes (cuidado con textura y

    aspecto)

    Se puede reutilizar el agua de lavado de otras etapas previamente depurada

    fresas

    esprragos

    espinacas

    apio

    tubrculos

    (1) LAVADO POR INMERSIN

  • mtodo ms utilizado

    se basa en la exposicin de la superficie del alimento a duchas de agua

    depende de varios factores:

    presin de agua (evitar deterioro de frutas blandas, fresas o mucha presin para quitar el moho de ctricos)

    volumen de agua

    distancia del producto alimenticio al origen de la aspersin

    tiempo de exposicin a la ducha

    nmero de duchas utilizado

    LAVADORES DE TAMBOR Y ASPERSIN LAVADORES DE CINTA Y ASPERSIN

    (2) LAVADO POR ASPERSIN

  • Tambor constituido por barras o rodillos separados de forma que retienen los alimentos y dejan

    pasar las impurezas

    Tambor gira lentamente y esta inclinado, siendo la velocidad de giro y el ngulo de inclinacin los

    que controlan el movimiento de los alimentos y el tiempo de lavado

    El tambor posee un eje central donde se encuentra las duchas o los aspersores

    LAVADORES DE TAMBOR Y ASPERSIN

  • LAVADORES DE CINTA Y ASPERSIN

    Consisten en un sistema transportador (cinta) que desplaza los alimentos bajo un sistema de aspersores de

    agua

    Si los productos son esfricos el contacto es mayor

  • (3) LAVADO POR FLOTACIN

    Se fundamenta en la diferencia de densidad entre las partes valiosas e indeseables de los alimentos

    Productos pesados indeseables se extraen pasando varias veces por compartimentos separados por

    lminas ajustables que los atrapan

    Contaminantes mas finos se eliminan en una limpieza posterior

    magulladas o podridas se hunden en el agua

    legumbres podridas flotan en el agua, partes de plantas, piedras de guisantes,

    frutos secos, alubias

    La flotacin espumante: variedad de lavado que se basa en la humectacin diferencial de los alimentos y

    contaminantes. Se sumergen los guisantes contaminados en una emulsin diluida de detergente a base de

    aceite mineral. Las sustancias contaminadas flotan con la espuma y se eliminan y los alimentos se someten a

    un lavado posterior para eliminar detergentes.

  • (4) LAVADO POR ULTRASONIDOS

    ondas de ultrasonidos: ondas de frecuencia mayor de la que puede detectar el odo humano

    la aplicacin de ultrasonidos a un fluido produce la formacin y el colapso de burbujas liberando una energa que causa una agitacin violenta de las partculas

    que estn en el fluido

    esta agitacin se utiliza para ablandar las impurezas que estn en los alimentos

    arena en legumbres

    grasa en fruta

    Excremento en huevos

  • (5) ESCURRIDO Y SECADO

    alimentos lavados con limpieza hmeda quedan limpios pero con un exceso de agua

    escurrido: tamices vibratorios o rotatorios de escurrido (centrifugacin)

    si son alimentos sensibles al agua hay siempre que realizar etapas de secado

    cereales o frutas para almacenar o vender

    4.3. MTODOS DE LIMPIEZA COMBINADOS

    Los mtodos de limpieza se suelen utilizar combinados por que los procesos estn compuestos por varias

    secciones.

    Lavadoras de guisantes o alubias: inmersin + aspersin + escurrido

    Trigo para harina: limpieza magntica + tamizado + aspiracin + abrasin + lavado hmedo + escurrido por

    centrifugacin + secado

  • 4.4 PELADO

    Imprescindible para frutas y verduras

    mejora el aspecto final y valor nutritivo

    elimina parte no comestible

    eliminar la menor parte posible (ahorro costes)

    superficie debe de quedar limpia de contaminantes

    no puede sufrir daos

    se evitara el acabado manual

    Requisitos

    Mtodos de pelado

    Pelado al vapor

    Pelado a cuchillo

    Pelado a la llama

    Pelado custico

    Pelado por abrasin

  • (1) PELADO AL VAPOR

    Se introduce el alimento en un sistema que gira (mejor contacto) conectado con flujo de vapor a alta presin

    La T del vapor calienta la superficie del producto (15-30 seg)

    El calor no penetra al interior debido a la baja conductividad trmica

    no se cuece ------- no prdidas de color o textura

    Cesa el vapor y hay una cada de presin.

    El vapor debajo de la piel se libera y se desprende la piel

    Si queda algo adherido se ducha con agua

    Mas extendido Alta productividad Bajo consumo de agua Poca prdida de peso Buen acabado

  • (2) PELADO A CUCHILLO

    Se elimina la piel de frutas y verduras al presionar contra una cuchilla fija o rotatoria

    Poca prdida de peso

    (3) PELADO A LA LLAMA

    Se transporta el producto por una cinta sin fin a travs de un horno a 1000C.

    Sobre todo para cebolla.

    Al paso por el horno la ltima capa se quema y la piel chamuscada se elimina con una ducha de agua a alta presin.

    Prdidas del 10%

  • (4) PELADO CUSTICO

    Procedimiento antiguo:

    Solucin diluida de NaOH (1-2%) a 100-120C ------ se reblandece la piel

    Ducha de agua a alta presin ---- se elimina la piel

    Cambios de color (caro)

    Procedimiento nuevo:

    Solucin de NaOH (10%) ------ se reblandece la piel

    Discos o rodillos de goma ---- se elimina la piel

    Menos consumo de agua

    Menos prdida de producto

    Residuos pastosos mas fciles de eliminar

  • (5) PELADO POR ABRASIN

    Alimento en contacto con rodillos de carborundo (material abrasivo de C y Si)

    Material abrasivo arranca la piel

    Piel arrastrada por corriente de agua

    Bajo coste energtico (T ambiente)

    Bajo coste de inversin

    Buen aspecto del alimento

    Prdidas altas (25%)

    Fluidos contaminantes elevados

    Capacidad pequea (contacto directo)

    DESVENTAJAS

  • SELECCIN DE MATERIA PRIMA

    NECESIDAD DE SELECCIN

    o Mejora la eficacia del proceso y aumenta la productividad

    o Mejora la adecuacin a procesos mecanizados (blanqueo, deshuesado,)

    o Necesaria para procesos trmicos (mejor transferencia de calor)

    o Mejora el control en envasado de productos

    o Importantes para el consumidor

    Seleccin

    Peso

    Tamao

    Forma

    Fotomtrica

  • (1) SELECCIN POR PESO

    Alimentos valiosos, frgiles y muy variables de tamaos

    Peso de unidades y etiquetado de cada una

    Peso de piezas y agrupacin para peso total requerido para empaquetado (automatizado)

    Balanzas: frutas, huevos o productos empaquetados

    Sistemas de flotacin: (guisantes, judas )

    Sistemas de aspiracin: (nueces, avellanas,)

    Sistemas de catapulta: (trayectoria segn peso)

    Medida de las dimensiones

  • (3) SELECCIN POR TAMAO

    Sobre todo para tratamientos trmicos (transferencia de calor)

    Preferencia del consumidor: alimentos uniformes

    Se utilizan tamices de diferentes diseos

    TAMICES DE APERTURA FIJA

    Tamiz unido a un lecho de forma y apertura fija

    Suelen ser metlicos

    Tamices de fondo plano

    Tamices de tambor o rotatorios

    concntrico

    en serie

    paralelo

  • Tamices de tambor o rotatorios

    concntrico

    en serie

    paralelo

    Soportan el proceso de machaqueo

    Saturacin en entrada

    No se sobrecargan

    + productivos

  • TAMICES DE APERTURA VARIABLE

    A) Apertura variable continuamente: de rodillos, de cable, de cinta

    a) Dos rodillos inclinados con apertura variable que rotan.

    Los alimentos permanecen en este sistema hasta que encuentra una apertura entre

    rodillos por la que puedan bajar cayendo en canales de recoleccin acolchados

    Seleccionadora de rodillos

  • b) dos cables inclinados con apertura cada vez mayor

    (orienta al producto en su posicin mas estable)

    Separa por diferencias mnimas

  • c) de cinta: los alimentos se desplazan por una ranura continuamente divergente

    producida por cintas inclinadas en movimiento

  • Tamices de apertura variable

    B) apertura variable escalonada: de rodillos y de cinta, de tornillo, de longitud

    a) de rodillos y de cinta

    consiste en una cinta transportadora inclinada en direccin o unos rodillos accionados

    mecnicamente. La separacin entre cada rodillo y la cinta se ajusta en funcin del

    tamao deseados. Es muy rpido y eficaz pero lesiona algo las frutas delicadas.

  • b) de tornillo: arrastra la fruta por medio de dos espirales parcialmente superpuestas,

    una continua y otra dividida en secciones. Al girar desplazan los alimentos

    c) de longitud o anchura: los alimentos circulan por ranuras de longitud o anchura

    determinada. Los extremos de los canales aumentan y si el alimento no pasa, cae.

  • (4) SELECCIN POR FORMA

    se utiliza para terminar de eliminar algunos contaminantes que todava persisten en el

    alimento

    materiales atpicos que se rechazaran una vez procesados ( eficacia del proceso)

    SELECCIONADORA DE DISCOS Y DE CILINDROS

    Funcionan atrapando productos de tamao deseado en unas muescas situadas en los lados de

    los discos verticales rotatorios.

    Los discos estn metidos en un depsito

    de alimentacin (trigo, avena, arroz)

  • (4) SELECCIN FOTOMTRICA

    Se realizan en funcin de la reflectancia y la transmitancia de los materiales.

    Reflectancia:

    - Indica madurez de las MP (colores de fruta, legumbres y carne)

    - Presencia de defectos en superficie (agujeros)

    - Grado de procesado (galletas, pan, patatas)

    Piel de patata

    Comparacin entre la seal de un barrido fotomtrico de la superficie del alimento y el control

  • TRANSMITANCIA

    Determina sus propiedades internas (madurez, defectos en corazn)

    Inclusiones de materias extraas

    Manchas de sangre en huevos o embriones en el interior

    Se emplean equipos que transmiten radiaciones electromagnticas

    Toda la seleccin de alimentos se puede hacer a travs del Procesado Digital de Imgenes

  • CLASIFICACIN DE LA MATERIA PRIMA

    Es una separacin en base a una evaluacin global equilibrada de mltiples propiedades que

    afectan a su aceptacin como alimento por parte del consumidor o como producto para ser

    utilizado por el fabricante

    1. FACTORES DE CLASIFICACIN

    Las propiedades de los alimentos que determinan su calidad se pueden agrupar en 4:

    - Aquellas que lo hacen adecuado para el proceso

    - Inocuo para el consumidor

    - Que sea conforme con las disposiciones legales

    - Que sea aceptado por el consumidor

    Limpieza

    Propiedades sensoriales

    Tamao Forma Madurez

    Textura Aroma Color

    defectos

    contaminantes

    Estndar de calidad

  • 2.1. Control de calidad

    Se determina la calidad por medio de pruebas de laboratorio

    2.2. Categora de calidad

    Procedimientos que separan la cantidad total del alimento en categoras de calidad

    Clasificacin manual:

    Operarios entrenados que captan simultneamente cierto numero de factores de clasificacin

    formando un juicio equilibrado de la calidad global y separando fsicamente el alimento en

    categoras

    Estndares de color

    Elevado coste de mano de obra

    Agotamiento y fatiga ---- disminucin de la eficacia de la clasificacin

    Clasificacin automtica

    se obtiene como resultado de una combinacin de operaciones de seleccin

    rpida, reproducible, bajo coste de mano de obra

    2. MTODOS DE CLASIFICACIN