OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

EN LA INDUSTRIA

Selección y Limpieza de la Materia Prima

ESCUELA DE INGENIERIA

INDUSTRIAL

EXPERIENCIA CURRICULAR PROCESOS INDUSTRIALES I

OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

MÁXIMO INTERÉS DEL FABRICANTE

OPERAR DE MANERA UNIFORME

ESTANDARIZAR PROCESOS

RENTABILIZAR PROCESOS

OBTENER ALIMENTOS OMATERIAS PRIMAS

CONTINUO EN CANTIDAD Y CALIDAD

ELABORACIÓN DE ALIMENTOS

PROCESO ESTACIONAL

DEMANDA DE PRODUCTOS

DISPONIBILIDAD DE MATERIAS PRIMAS

OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

ADECUACIÓN DE UNA MATERIA PRIMA (MP) PARA UN PROCESO

- DISPONIBILIDAD

- GEOMETRÍA

- PROPIEDADES FÍSICAS

- PROPIEDADES FUNCIONALES

- CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS, ELÉCTRICAS O TÉRMICAS

PRODUCTO FINAL

IMPORTANCIA DE ESTOS FACTORES

MATERIA PRIMA PROCESO

OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

PROPIEDADES GEOMÉTRICAS

geometría regular adecuados para procesos mecánicos de alta velocidad

FORMA Y CARENCIA DE IRREGULARIDADES EN SUPERFICIE

EmpaquetadoControl de peso en llenadoProcesos térmicos (congelación)TransporteSelección, clasificación y limpieza Piezas irregulares = mayor coste

PATATA DE FORMA SUAVE Y CON OJOS PARA EL PELADO MECÁNICO

TOMATE LISO MEJOR QUE RUGOSO PARA LAVADO (GRIETAS Y

BICHOS)

CERDO CON LOMO LARGO PARA HACER JAMÓN

OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

PROPIEDADES FÍSICAS

Color importante si el producto cambia de color con el tratamiento (térmico)

Tono rosado al enlatar

Pierden color por paso de compuestos coloreados de la fruta al jugo de la lata

Procesado de judíasPerdida de color

(clorofila)

Solución: escaldado o adición de colorantes

Textura debe ser suficiente para soportar tratamientos mecánicos de las operaciones de

preparación y tratamiento

OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

OBJETIVOS PRINCIPALES

PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

- ADECUACIÓN 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

MATERIAS PRIMAS

CLASIFICACIÓNLIMPIEZA SELECCIÓN

Separa en categorías de diferente calidadSeparación de los contaminantes

Separa en categorías en función de sus características físicas (tamaño, forma, color)

LIMPIEZA

1. FUNCIONES DE LA LIMPIEZA

LIMPIEZA DE MATERIA PRIMA

Se liberan contaminantes superficiales Peligro para la saludEstéticamente indeseables

Control de la carga microbiana y de las reacciones bioquímicasPerjudican el producto final y el proceso

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

antes de su procesado

b) Evitar la incorporación de residuos tóxicos

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

d) Eliminar costes de producción debidos al procesado de componentes

desechables

e) Aumentar la productividad al procesar solo la materia valiosa

LIMPIEZA

a) Eficiencia de separación (desperdicio pequeño frente a material valioso)

b) Eliminación del contaminante para evitar recontaminación posterior

c) Proceso y maquinaria que eviten contaminación 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) Eliminación eficaz de los volúmenes de residuos generados

2. REQUISITOS DE LAS OPERACIONES DE LA LIMPIEZA

LIMPIEZA

a) Minerales: tierras, arena, piedras, grasa partículas metálicas de equipos de recolección

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

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

d) Productos químicos: fertilizantes, residuos fitosanitarios

e) Microorganismos

3. CONTAMINANTES DE MATERIAS PRIMAS

LIMPIEZA

- Baratos

- Superficie del alimento queda seca

- Problema: evitar la recontaminación debido al polvo que se genera

polvo explosión o incendio (pequeñas chispa por contaminantes

metálicos o eléctrica) >30 mg/L.

Los métodos de limpieza en seco son:

Tamizado, Limpieza por abrasión, Limpieza por aspiración, Limpieza magnética

Limpieza electrostática, Separación por radioisótopos, Separación por rayos X

4. MÉTODOS DE LIMPIEZA

4.1) Métodos de limpieza en seco

4.2) Métodos de limpieza húmedos

4.1. MÉTODOS DE LIMPIEZA EN SECO

LIMPIEZA

Hay dos tipos de tamices a nivel industrial:

4.1.1. Tamizado

- maquinas de clasificación: remueven contaminantes de tamaños muy diferentes a la materia prima

- una placa perforada con unos poros de diferentes tamaños

Tambor rotatorio o centrífugo: unidades continuas con gran cantidad de aplicaciones en la IA

LIMPIEZA

Baratos, fáciles de instalar y manejar

Difíciles de limpiar y velocidad crítica (Velocidad se puede degradar el producto)

Descarga

- impurezas de gran tamaño

(cuerdas, hilos de saco de harinas,

sal, azúcar)

- impurezas pequeñas como finos

LIMPIEZA

- están formados por una capa de tamices dentro de una armadura para evitar la entrada de polvo

- se someten movimiento para mejorar la separación

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

- se utiliza para limpiar harinas y especias molidas

Tamices de lecho plano

- Limpieza fácil

- Se debe evitar deterioro de algunos

alimentos por abrasión e impacto

- Se debe evitar contaminación por

pulverización de compuestos

contaminantes

LIMPIEZA

Tamices de lecho plano

LIMPIEZA

4.1.2. Limpieza por abrasión

- abrasión entre las propias partículas

- abrasión entre partículas y partes móviles de los aparatos tambores rotatorios

- vibratorios o discos rotatorios.

ablandar y eliminar contaminantes adheridos

LIMPIEZA

4.1.3. Limpieza por aspiración

- 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 función de su peso por diferentes partes

(piedras, maderas, tallos, cáscaras…)

- cereales, nueces, frutas, legumbres, guisantes, cebollas, huevos

- alta selectividad pero no para productos oxidables

- genera mucho polvo

LIMPIEZA

4.1.4. Limpieza magnética

- Se deja caer el producto entre dos imanes montados dentro de una cinta

transportadora o en tambor rotatorio.

- Electroimanes: eliminación fácil de las partículas metálicas extraídas de los

alimentos (corte de corriente)

- Peligro de contaminación fácil 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.

LIMPIEZA

4.1.5. Limpieza electrostática

- Se basa en la diferencia de carga electrostática de los materiales bajo condiciones

de humedad controlada

- Las partículas 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

Extracción de polvo en té

LIMPIEZA

4.1.6. Separación por radioisótopos

-Se eliminan piedras cristales y fragmentos metálicos 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

(radiación electromagnética emitida por elemento radiactivo)

- La diferencia de señal actúa sobre un dispositivo que elimina el contaminante

Tierra y piedras de patatas

4.1.7. Separación por rayos X

LIMPIEZA

4. MÉTODOS DE LIMPIEZA

4.1) Métodos de limpieza en seco

4.2) Métodos de limpieza húmedos

4.2. MÉTODOS DE LIMPIEZA HÚMEDOS

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 líquidos contaminados (15000l/tm de producto enlatado)

- necesidad de depurar residuos (coste)

- las superficies de los alimentos quedan húmedas y se deterioran con mayor

facilidad: necesario el secado para mantener su calidad

4.2.1. Lavado por inmersión

- Se elimina la tierra adherida que se ablanda en el baño

- Se eliminan piedras y otras sustancias que puedan dañar la maquinaria

- Son depósitos de metal o de cemento liso o materiales de fácil limpieza que poseen

rejillas en la parte inferior y laterales

-Se mejora con agitación 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

LIMPIEZA

fresas

espárragos

espinacas

apio

tubérculos

4.2.2. Lavado por aspersión

- método más utilizado

- se basa en la exposición de la superficie del alimento a duchas de agua

- depende de varios factores:

*presión de agua (evitar deterioro de frutas blandas, fresas o muchapresión para quitar el moho de cítricos)

* volumen de agua

* distancia del producto alimenticio al origen de la aspersión

* tiempo de exposición a la ducha

* número de duchas utilizado

LIMPIEZA

Lavadores de tambor y aspersión Lavadores de cinta y aspersión

LIMPIEZA

- 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 angulo de

inclinación 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 aspersión

LIMPIEZA

Lavadores de cinta y aspersión

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

sistema de aspersores de agua

- Si los productos son esféricos el contacto es mayor

4.2.3. Lavado por flotación

LIMPIEZA

-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 láminas 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 flotación espumante: variedad de lavado que se basa en la humectación

diferencial de los alimentos y contaminantes

Se sumergen los guisantes contaminados en una emulsión 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.

4.2.4. Lavado por ultrasonidos

LIMPIEZA

- ondas de ultrasonidos: ondas de frecuencia mayor de la que puede detectar el

oído humano

- la aplicación de ultrasonidos a un fluido produce la formación y el colapso de

burbujas liberando una energía que causa una agitación violenta de las partículas

que están en el fluido

- esta agitación se utiliza para ablandar las impurezas que están en los alimentos

arena en legumbres

grasa en fruta

Heces en huevos

4.2.5. Escurrido y secado

LIMPIEZA

- alimentos lavados con limpieza húmeda quedan “limpios” pero con un exceso de agua

- escurrido: tamices vibratorios o rotatorios de escurrido (centrifugación)

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

cereales o frutas para almacenar o vender

4.3. MÉTODOS DE LIMPIEZA COMBINADOS

Los métodos de limpieza se suelen utilizar combinados por que los procesos están

compuestos por varias secciones.

Lavadoras de guisantes o alubias: inmersión + aspersión + escurrido

Trigo para harina: limpieza magnética + tamizado + aspiración + abrasión + lavado

húmedo + escurrido por centrifugación + secado

LIMPIEZA. PELADO

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 daños

- se evitara el acabado manual

Requisitos

Métodos de pelado

Pelado al vapor

Pelado a cuchillo

Pelado a la llama

Pelado cáustico

Pelado por abrasión

LIMPIEZA. PELADO

4.4.1. Pelado al vapor

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

- La Tª del vapor calienta la superficie del producto (15-30 sg)

- El calor no penetra al interior debido a la baja conductividad térmica

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

- Cesa el vapor y hay una caída de presión.

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

- Si queda algo adherido se ducha con agua

Mas extendidoAlta productividadBajo consumo de aguaPoca pérdida de pesoBuen acabado

LIMPIEZA. PELADO

4.4.2. Pelado a cuchillo

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

Poca pérdida de peso

4.4.3. Pelado a la llama

Se transporta el producto por una cinta sin fin a través de un horno a 1000ºC.

Sobre todo para cebolla.

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

Pérdidas del 10%

LIMPIEZA. PELADO

4.4.4. Pelado cáustico

Procedimiento antiguo:

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

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

Cambios de color (caro)

Procedimiento nuevo:

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

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

Menos consumo de aguaMenos pérdida de productoResiduos pastosos mas fáciles de eliminar

LIMPIEZA. PELADO

4.4.5. Pelado por abrasión

- 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 energético (Tª ambiente)

Bajo coste de inversión

Buen aspecto del alimento

Pérdidas altas (25%)

Fluidos contaminantes elevados

Capacidad pequeña (contacto directo)

Desventajas

OPERACIONES Y PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO Y PREPARACIÓN

OPERACIONES PREVIAS AL PROCESADO

MATERIAS PRIMAS

CLASIFICACIÓNLIMPIEZA SELECCIÓN

Separa en categorías de diferente calidadSeparación de los contaminantes

Separa en categorías en función de sus características físicas (tamaño, forma, color)

SELECCIÓN

SELECCIÓN DE MATERIA PRIMA

1. NECESIDAD DE SELECCIÓN

o Mejora la eficacia del proceso y aumenta la productividad

o Mejora la adecuación a procesos mecanizados (blanqueo, deshuesado,…)

o Necesaria para procesos térmicos (mejor transferencia de calor)

o Mejora el control en envasado de productos

o Importantes para el consumidor

Selección

PesoTamañoFormaFotométrica

SELECCIÓN

2. SELECCIÓN POR PESO

Alimentos valiosos, frágiles y muy variables de tamaños

- Peso de unidades y etiquetado de cada una

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

Balanzas: frutas, huevos o productos empaquetados

Sistemas de flotación (guisantes, judías )

Sistemas de aspiración (nueces, avellanas,…)

Sistemas de catapulta (trayectoria según peso)

Medida de las dimensiones

SELECCIÓN

3. SELECCIÓN POR TAMAÑO

- Sobre todo para tratamientos térmicos (transferencia de calor)

- Preferencia del consumidor: alimentos uniformes

- Se utilizan tamices de diferentes diseños

Tamices de apertura fija

- Tamiz unido a un lecho de forma y apertura fija

- Suelen ser metálicos

Tamices de fondo plano

Tamices de tambor o rotatoriosconcéntricoen serie paralelo

SELECCIÓN

Tamices de tambor o rotatoriosconcéntricoen serie

paralelo

Soportan el proceso de “machaqueo”

Saturación en entrada

No se sobrecargan

+ productivos

SELECCIÓN

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 recolección acolchados

Seleccionadora de rodillos

SELECCIÓN

b) dos cables inclinados con apertura cada vez mayor

(orienta al producto en su posición mas estable)

Separa por diferencias mínimas

SELECCIÓN

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

producida por cintas inclinadas en movimiento

SELECCIÓN

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 dirección o unos rodillos accionados mecánicamente. La separación entre cada rodillo y la cinta se ajusta en función del

tamaño deseados. Es muy rápido y eficaz pero lesiona algo las frutas delicadas.

SELECCIÓN

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.

SELECCIÓN

4. SELECCIÓN POR FORMA

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

alimento

- materiales “atípicos” que se rechazarían una vez procesados ( eficacia del proceso)

Seleccionadora de discos y de cilindros

Funcionan atrapando productos de tamaño deseado en unas muescas situadas en los

lados de los discos verticales rotatorios.

Los discos están metidos en un depósito

de alimentación (trigo, avena, arroz)

SELECCIÓN

5. SELECCIÓN FOTOMÉTRICA

Se realizan en función 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

Comparación entre la señal de un barrido fotométrico de la superficie del alimento y el control

SELECCIÓN

SELECCIÓN

Transmitancia

- Determina sus propiedades internas (madurez, defectos en corazón)

- Inclusiones de materias extrañas

- Manchas de sangre en huevos o embriones en el interior

Se emplean equipos que transmiten radiaciones electromagnéticas

Toda la selección de alimentos se puede hacer a través del “Procesado Digital de Imágenes”

CLASIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

Es una separación en base a una evaluación global equilibrada de múltiples propiedades

que afectan a su aceptación como alimento por parte del consumidor o como producto

para ser utilizado por el fabricante

1. FACTORES DE CLASIFICACIÓN

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

Tamaño Forma MadurezTextura Aroma Color

defectoscontaminantes

Estándar de calidad

CLASIFICACIÓN

2.1. Control de calidad

Se determina la calidad por medio de pruebas de laboratorio

2.2. Categoría de calidad

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

Clasificación manual:

- operarios entrenados que captan simultáneamente cierto numero de factores de

clasificación formando un juicio equilibrado de la calidad global y separando físicamente

el alimento en categorías

- estándares de color

- elevado costo de mano de obra

- agotamiento y fatiga ---- disminución de la eficacia de la clasificación

Clasificación automática

- se obtiene como resultado de una combinación de operaciones de selección

- rápida, reproducible, bajo coste de mano de obra

2. MÉTODOS DE CLASIFICACIÓN