Este documento describe diferentes operaciones unitarias y métodos de conservación utilizados en la agroindustria. Explica procesos como la reducción de tamaño, mezclado, separación, tratamientos térmicos y métodos de conservación. Algunas operaciones unitarias mencionadas son molienda, tamizado, filtración, prensado y centrifugación. Los tratamientos térmicos incluyen blanqueo, pasteurización y esterilización, mientras que los métodos de conservación se basan en controlar factores como la temperatura y humed

1. OPERACIONES UNITARIAS Y METODOS DE CONSERVACION

2. OPERACIONES UNITARIAS Son los procesos que se ejecutan dentro de una planta agroindustrial y que están destinadas a causar una transformación física de las mayorías primas para obtener un producto semiprocesado o final.

3. GRUPOS DE OPERACIONES UNITARIAS OPERACIONES DE REDUCCION DE TAMAÑO OPERACIONES DE MEZCLADO OPERACIONES DE SEPARACION

4. OPERACIONES DE REDUCCION DE TAMAÑO Pretenden obtener partículas sólidas de tamaño pequeño a partir de las materias primas por medio de fuerzas mecánicas. Entre ellas tenemos: Facilitar la extracción de algún componente que esta contenido dentro de la estructura de la materia prima. Ejemplo: el azúcar de la caña o remolacha, la harina de los granos de trigo.

5. 2.- Aumentar la superficie expuesta de la materia prima ante factores externos como el calor, aire o solvente, para ayudar a aumentar en la velocidad de ocurrencia de algunos procesos como el secado de sólidos húmedos. Ejemplo: --el horneado -- el escaldado

6. Continua 3.- Permitir un mezclado mas homogéneo de partículas diferentes como ocurre en la formulaciones de sopas deshidratadas, en la fabricación de dulces. 4.- Contar con un producto final, con el que sus constituyentes en estado de subdivisión. Ejemplo: las especies.

7. Fuerzas que se utilizan para la reducción de tamaño. Fuerza de compresión Fuerza de impacto Fuerza de rasgamiento Estas fuerzas se usan solas o combinadas para lograr la reducción de tamaño de las partículas.

8. Aparatos que mas se usan para la reducción de tamaño. Los molinos. - de martillo - de rodillo - de disco - de bolas de hierro o piedra - de barras Muchas veces estos molinos se combinan con los tamices o separadores de material.

9. Cuchillos Cubos de diversas formas A diferencia de los molinos, estos aparatos solo se pueden aplicar sobre productos muy fibrosos o con cantidades apreciables de liquido, como ocurre con las frutas y hortalizas. Entre las operaciones que efectúan este tipo de reducciones están: - el rebanado - el troceado

10. Operaciones de desmenuzamiento Desmenuzamiento total de materiales muy húmedos y entre ellas , la operación típica del despulpado.

11. OPERACIONES DE MEZCLADO. Mezclado: proceso mediante el cual se efectúa una combinación uniforme de dos o mas componentes. El grado de uniformidad que se obtiene varia ampliamente. Con líquidos miscibles o sólidos solubles es posible obtener una rápida y buena mezcla. Con líquidos inmiscibles, sustancias pastosas o polvos secos el grado de uniformidad es menor.

12. Los productos añadidos a una mezcla pueden ser líquidos poco viscosos, pastas muy viscosas o polvos secos. Por ello, los aparatos de mezcla se clasifican de acuerdo con la consistencia de las sustancias que pueden procesar con éxito. Existen aparatos para mezclar: -productos sólidos - productos sólidos con líquidos - productos líquidos.

13. Inclusive, existe una operación que se encarga de mezclar sustancias que normalmente no se pueden unir, como es el caso del agua y el aceite. Esta operación se llama: emulsificación Un ejemplo de una emulsión de aceite en agua es el de la mayonesa, mientras que uno de agua en aceite es el de la mantequilla. La homogenización de la grasa de la leche es una operación de emulsificación.

14. OPERACIONES DE SEPARACION 1.- TAMIZADO. Una mezcla de partículas sólidas se separa en dos o mas fracciones pasándolas por un tamiz. Cada fracción es mas uniforme en tamaño que la mezcla original. Los tamices de pequeña capacidad se les llama cribas Los tamices también se utilizan en las operaciones de filtración, separación y clasificación de materias primas.

15. 2.- Filtración o filtrado. Se puede definir como la operación basica en la que el componente solido insoluble de una suspensión solido-liquido se separa del componente liquido a través de una membrana porosa que retiene las partículas sólidas. La suspensión de sólidos en líquidos se conoce como papilla de alimentación .- Los sólidos separados se conocen como torta

16. LAS APLICACIONES DE LA FILTRACION EN LA AGROINDUSTRIA. Se dividen en : Todas aquellas operaciones en las que la papilla que contiene apreciables cantidades de sólidos se separan de los líquidos Llamada clarificación en la cual se separan pequeñas cantidades de sólidos insolubles a un liquido valioso para producir un liquido claro.

17. c) Llamada microfiltracion en la cual se lleva a cabo la separación de partículas muy finas, iguales o menores a una micra, en general tiene por objeto separar microorganismos de los alimentos líquidos que los contienen. 3.- PRENSADO O ESTRUJAMIENTO. Muchas materias primas como frutas, hortalizas y semillas poseen en su célula sustancias valiosas tales como jugos o aceites.

18. Para poder extraer estas sustancias, es necesario romper las células antes de separar los líquidos que contienen, mediante operaciones como el despulpado y luego se aplica el prensado. PRENSADO. Se ejerce mediante fuerzas de compresión de algún tipo y normalmente con la adición de un separador filtrante como una malla o tela.

19. Existen varios tipos de prensas: - Prensa de rodillo - Prensa de tornillo - Prensa hidráulica 4.- CENTRIFUGACION Consiste en la separación de las sustancias por medio de la aplicación de una fuerza centrifuga.

20. La centrifugación se puede dividir en: - separación de líquidos inmiscibles - clarificación centrifuga - separación de lodos - filtración centrifuga Separación de líquidos inmiscibles Al colocar en un recipiente cilíndrico que gira alrededor de su eje central dos líquidos inmiscibles, por ejemplo A y B con densidades diferentes, el liquido mas denso (A) tendera a moverse hacia la pared del recipiente y formar un anillo cerca de su superficie interior, el liquido menos denso (B) será desplazado hacia el centro de rotación y formara el anillo interior.

21. Clarificación centrifuga Es la separación por medios centrífugos de pequeñas cantidades de sólidos insolubles contenidos en un liquido. Separación de lodos Es la separación por medios centrífugos de los sólidos contenidos en un liquido, cuando la cantidad de sólidos presentes exceden aquellas que se pueden manejar con un clarificación como es el caso de la grasa de la leche o en el caso de la separación de lodos del aceite de palma africana.

22. Filtración Centrifuga Consiste en la separación de los sólidos de un liquido por filtración cuando el flujo del filtrado es producido por medios centrífugos. La papilla entra en una cámara giratoria con una pared perforada descubierta por un medio de filtración. Los sólidos son proyectados hacia la pared de la cámara y forman una torta de filtración a través de la cual pasa el filtrado bajo la influencia de las fuerzas centrifugas hacia el exterior de la cámara.

23. METODOS DE CONSERVACION Todos los métodos de conservación se basan en los factores que afectan el crecimiento de los microorganismos. También sirven para controlar cambios bioquímicos causados por otros agentes, como las enzimas. Su apoyo tecnológico esta en el control de la temperatura, humedad, acidez o la presencia de oxigeno del aire.

24. Entre los métodos de conservación mas utilizados son los tratamientos térmicos TRATAMIENTOS TERMICOS. El flujo de calor entre dos sustancias con diferentes temperaturas puede ocurrir de tres formas definidas: -Por conducción: cuando ambas sustancias están en contacto directo. - Por conveccion: por medio de corrientes fluidas como el aire o el agua.

25. -Por radiación: mediante las ondas de energía que emite una fuente de calor. En la mayoría de la materias primas agropecuarias, la trasmisión de calor ocurre por una combinación simultanea de estos tres medios de transmisión. La situación es compleja porque los tratamientos térmicos suelen cambiar la naturaleza química de las materias primas, produciendo a la vez cambios físicos.

26. LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO TERMICO INCLUYEN: EL BLANQUEO O ESCALDADO LA PASTEURIZACION LA ESTERILIZACION EL FRIO EN REFRIGERACION LA CONGELACION

27. BLANQUEO O ESCALDADO Es un proceso térmico muy utilizado en el procesamiento de frutas y hortalizas destinadas al enlatado, congelación, deshidratación o extracción de pulpas o jugos. El propósito es inactivar a las enzimas presentes en los productos o destruir los estratos de estas. Se ha de recordar que las enzimas son proteínas capaces de catalizar o acelerar las reacciones bioquímicas. Muchas de estas reacciones son indeseables para la calidad de los productos, como es el caso del oscurecimientote las pulpas de frutas o la degradación de los ácidos grasos.

28. Durante el blanqueo o escaldado ocurre un cierto grado de destrucción de microorganismos, otros cambios que ocasiona este proceso son: - la liberación de gases atrapados entre las células de los productos - el ablandamiento y contracción de las pulpas - la fijación del color de los pigmentos como la clorofila - la perdida de vitaminas y compuestos aromáticos

29. EL BLANQUEO O ESCALDADO. Contempla el tratamiento a una temperatura prefijada durante un tiempo predeterminado, usualmente de 3 a 5 minutos. Se puede efectuar por inmersión en agua caliente a temperaturas de 75 a 95 grados centígrados, lo cual causa perdidas de nutrientes solubles en el agua como ser las vitaminas del complejo B, o por tratamiento con vapor a presión atmosférica.

30. PASTEURIZACION Su propósito: destruir microorganismos patógenos (causantes de enfermedades o intoxicaciones) produciendo a la vez la inactivacion de enzimas, esporas de hongos y otros microorganismos no patógenos. La temperatura empleada es baja por lo que los productos preservados mediante este tratamiento presentan un bajo deterioro térmico, aunque pueden quedar inactivas algunas enzimas.

31. Existen dos tipos de pasteurización: a) la continua b) la discontinua PASTEURIZACION CONTINUA. Es la mas utilizada industrialmente y contempla el paso del producto a través de intercambiadores de calor de placas, lo cual supone 4 etapas: Precalefaccion, en la que el producto que entra toma calor de aquel que ya paso por el proceso.

32. Calefacción: durante la cual el producto recibe la temperatura máxima contemplada para el proceso. Retención: que es el mantenimiento del producto a la temperatura máxima durante un tiempo determinado. Enfriamiento o choque térmico: que es el descenso rápido de la temperatura del producto para producir la desintegración de células de microorganismos que hayan resistido el tratamiento calórico.

33. Existen dos métodos de pasterización continua. El proceso HTST (High temperature short time) que expone al producto a 71.1 grados centígrados durante 15 segundos. El LTLT ( Low temperature large time) que supone temperaturas de 62 g.c. durante 30 minutos. También se pueden pasteurizar los productos en sus envases, haciéndolos pasar por un calentador-enfriador a presión atmosférica, por inmersión o aspersión con agua caliente seguido de enfriamiento rápido o por medio de microondas.

34. PASTEURIZACION DISCONTINUA. Se realiza en recipientes de acero inoxidable con agitación y se utilizan temperaturas y tiempos similares a los de la pasteurización continua de tipo LTLT. Se aplica a niveles pequeños en empresas lecheras o de jugos. ESTERILIZACION COMERCIAL Implica la eliminación total de microorganismos y sus esporas.

35. En la practica industrial, la esterilización rara vez se logra, ya que en realidad no es necesaria, excepto en algunos casos muy específicos. La esterilización puede llevarse a cabo cuando el producto esta en su envase, o bien antes de envasarlo, necesitándose en esta ocasión un llenado aséptico. Ambos tipos de esterilización suponen temperaturas superiores a los 100 g.c. que solo se pueden obtener con presiones superiores a la atmosférica.

36. La esterilización con el producto en los envases se realiza en autoclaves las cuales pueden soportar presiones hasta de 20 libras por pulgada cuadrada y la temperatura oscila entre 115 a 125 g.c. Los tiempos de esterilización varían según el producto y oscilan entre 15 a 60 minutos. Para la esterilización del producto antes de envasar se utilizan intercambiadores de calor de alta velocidad, similares a los usados en la pasteurización, que llevan el producto rápidamente a 140 g.c. o mas y lo mantienen a esa temperatura durante 3 a 5 segundos.

37. El envase del producto se hace bajo luz ultravioleta en forma aséptica. Este es el caso del tratamiento UHT ( Ultra high temperature) que esta siendo empleada en la agroindustria lechera. USO DEL FRIO. Los microorganismos tienen una temperatura optima de crecimiento y las temperaturas altas como las bajas les son desfavorables.

38. Además, las temperaturas cercanas al punto de congelación del agua, disminuyen drásticamente la velocidad de reacciones y maduración de los vegetales o la acidificación de las carnes. Existen tres métodos de conservación por frió de acuerdo con las temperaturas empleadas, cada uno ha sido diseñado para llenar un propósito en particular, dependiendo del tipo de producto y del tiempo de almacenamiento.

39. METODOS DE CONSERVACION POR FRIO Enfriamiento restaurativo Refrigeración Congelación Enfriamiento Restaurativo. Utiliza temperaturas que rara vez bajan de 15 g.c. y se usan en centros de acopio o en mercados terminales para el almacenamiento a corto plazo de frutas y hortalizas, que son incapaces de soportan bajas temperaturas, frecuentemente de origen tropical por ejemplo bananos, plátanos piñas, mangos o aguacates etc.

40. Refrigeración. Las temperaturas utilizadas son entre 12 y -5 g.c., esta diseñado para mantener las frutas y hortalizas mas robustas, en especial las de clima templado, por ejemplo: manzanas, peras, papas, etc. Estas se logran conservar hasta 6 meses. También se utiliza para la conservación de leche, carnes o pescado.

41. Congelación. Utiliza temperaturas menores a -10 g.c., se utiliza para el almacenamiento a largo plazo de carnes, pescado, y aves. Es importante controlar la humedad atmosférica de la cámara de almacenamiento restaurativo o refrigerado ya que una atmósfera demasiado seca, debido a la remoción continua del aire de los equipos de refrigeración , puede provocar perdida de agua, marchites, arrugamiento y ablandamiento de los productos, mientras que una humedad atmosférica demasiado húmeda puede favorecer el crecimiento de algunos microorganismos psicrofilos.

42. TRATAMIENTOS POR ELIMINACION DE HUMEDAD. Existen varios procesos para remover la humedad y así reducir el peligro de proliferación microbiana. Estos procesos son: Secado Evaporación Uso de agentes osmóticos Ahumado

43. SECADO Este proceso hace uso de una fuente de calor, por ejemplo el sol en el caso del secado natural. El aire calentado por medio de combustibles o electricidad, como en el caso de los secadores de bandeja.

44. De túnel o de rocío alguna superficie caliente, como es el caso de los secadores de tambor. El secado contribuye a la disminución de peso y volumen con el propósito de facilitar el transporte, almacenamiento o el empaque, además de aumentar la vida útil de la materia prima.

45. EVAPORACION En este proceso se elimina el agua por la aplicación de calor, pero lo hace en un tiempo mas corto y a veces , a presiones inferiores a la atmosféricas, con el objeto de bajar el punto de ebullición del agua y así evitar daños a los productos por causas del calor.

46. ADICION DE AGENTES OSMOTICOS La adición de agentes osmóticos favorece la extracción del agua contenida en las células por diferencias de presión osmótica, al agregar compuestos tales como la sal, o el azúcar. Por este método se pueden conservar productos como las jaleas y mermeladas, las confituras, productos en almíbar o salmuera y los productos salados.

47. La fabricación de jaleas y conservas en almíbar es una de las agroindustrias mas importantes que utiliza la conservacion por concentración sólidos solubles. Una jalea típica consiste en un 45% de frutas o sus jugos y un 55% de azúcar de caña que mezclados hacen mas del 65% de sólidos solubles, punto en el cual se forma el gel pectina- acido agua que da a la jalea sus consistencia característica.

48. Normalmente la mayoría de las frutas tienen pectina natural suficiente para producir una jalea, pero si no se obtiene la consistencia deseada, se puede añadir a la mezcla hasta 1% de pectina industrial. Otros productos que empleen el mismo principio de conservacion son las confituras, la leche condensada y el salado de carnes y pescado.

49. AHUMADO. El ahumado es una forma de conservacion que emplea varios métodos para la inhibición del crecimiento microbiano. La principal, es quizás la deshidratación local que ocurre por causa de la temperatura de ahumado, la cual esta casi siempre alrededor de los 60 g.c.

50. CONSERVACION POR CAMBIOS EN LA ACIDEZ LA acidez de un producto puede variarse por medios naturales o artificiales. Un medio natural es la fermentación microbiana como medio principal para bajar el pH de un producto. La fermentación microbiana puede ser de varios tipos: La fermentación acética La fermentación láctica La fermentación etílica

51. FERMENTACION ACETICA: Es causada por bacterias acéticas y es utilizada para producir encurtido y vinagres de amplio uso en la agroindustria. FERMENTACION LACTICA: Es la responsable de la degradación de la lactosa e interviene en la fabricación de quesos, yogurt y leches fermentadas.

52. FERMENTACION ETILICA Es causada por levaduras, es empleada en la fabricación de vinos, cerveza y licores, así como de alcohol etílico. La fermentación artificial se logra por la adición de ácidos orgánicos obtenidos artificialmente, como el acido acético de los encurtidos, debidamente diluido y condimentado, o por la hacino de enzimas preparadas industrialmente, como en el caso de la renina o cuajo para la producción de quesos.

53. TRATAMIENTOS POR ELIMINACION DEL AIRE El aire se elimina normalmente de los empaques en los que se contiene un producto determinado. Esta eliminación de aire se puede lograr, en el caso de los empaques flexibles con las bolsas de plástico o aluminio, por medio de maquinas selladoras que inmediatamente antes de cerrar la bolsa extraen el aire de su interior, en la operación conocida como sellado al vació.

54. Otra forma de eliminación del aire en recipientes rígidos como latas metálicas o botellas, es desplazándolo con vapor y sellando el recipiente en caliente, para que al enfriar este, el vapor condense y se forme un vació.

55. TRATAMIENTO POR ADICION DE SUSTANCIAS QUIMICAS El uso de agentes antimicrobianos para favorecer para favorecer la conservacion de los productos ha sido muy empleado hasta la fecha, pero cada día encuentra menos uso, debido a los continuos informes de problemas de salud causados por muchas de estas sustancias.

56. Muchos países han prohibido el uso de aditivos preservantes en los productos fabricados en su territorio o importados de otros países. Este es un aspecto que se debe considerar cuando se desea exportar. Los aditivos preservantes mas usados son: El acido ascórbico El BHA Y EL BHT como antioxidantes y conservadores de las grasas El benzoato de sodio como preservante bacteriano El sorbato de potasio como fungistático.

57. GRACIAS POR SU ATENCION