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Reconocimiento de equipos de tratamiento termico

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  1. 1. FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL NUEVO CHIMBOTE - PERÚ "AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN" “RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO” CURSO: INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS CICLO: VII DOCENTE: Ing. G. Rodriguez Paucar. INTEGRANTES:  CORTEZ CRUZ Cristhian.  MUÑOZ ROJAS, Andrea Gisela.  VEGA VIERA, Jhonas Abner
  2. 2. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 2 I. INTRODUCCION: El tratamiento térmico es el proceso por el cual se utiliza el calor para modificar las características físico químicas de los alimentos, además de las microbiológicas. El conocimiento de los equipos que intervienen en el tratamiento térmico para la conservación de los alimentos es fundamental porque a partir de ello se puede implementar métodos de esterilización que permitan conservar los alimentos por tiempos establecidos, asi como el manejo de los mismos, con los cuidados necesarios. II. OBJETIVOS:  Conocer el manejo y utilidad de los equipos de tratamiento térmico y medición de temperatura en los procesos químicos.  Estudio del autoclave, exhaustor, caldera, selladora, marmita y tubos conductores con respecto a su manejo, ventajas y desventajas. III. MARCO TEORICO: El Tratamiento Térmico involucra varios procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para su conformación o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. Se pueden realizar Tratamientos Térmicos sobre una parte ó la totalidad de la pieza en uno o varios pasos de la secuencia de manufactura. En algunos casos, el tratamiento se aplica antes del proceso de formado (recocido para ablandar el metal y ayudar a formarlo más fácilmente mientras se encuentra caliente). En otros casos, se usa para aliviar los efectos del endurecimiento por deformación. Finalmente, se puede realizar al final de la secuencia de manufactura para lograr resistencia y dureza.
  3. 3. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 3 Etapas del tratamiento térmico Un tratamiento térmico consta de tres etapas que se presentan a continuación:  Calentamiento hasta la temperatura fijada: La elevación de temperatura debe ser uniforme en la pieza.  Permanencia a la temperatura fijada: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por milímetro de espesor.  Enfriamiento: Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice. IV. MATERIALES  Camara fotográfica  Cuaderno de apuntes  Lapicero y/o lapiz V. METODOLOGIA Reconocemos las partes de cada equipo y sus funciones, así como también los procesos industriales que se pueden realizar con cada uno de ellos.
  4. 4. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 4 VI. RESULTADOS RESULTADOS DEL RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO a) CALDERA: DESCRIPCIÓN DEL CALDERO  Marca : Steam Boiler  Registro industrial: 07-01062-G  Potencia : 8 HP  Modelo : SEP-8-2  Nº de serie : 2448428-V  Año de fabricación: julio 1994  Presión máxima : 150 psi  Consumo de petróleo: 2.5 Gal/hora  Tipo de petróleo : Diesel Nº 02  Producción de vapor : 276Btu/hora  Superficie de calentamiento: 40 psia  Presión de trabajo
  5. 5. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 5 Sistema de vapor: tiene por finalidad generar, distribuir y utilizar el vapor con el fin de aprovechar su temperatura y su poder calorífico en el funcionamiento de diversos equipos. División: a) Generación : caldero b) Distribución : redes, conexiones c) Utilización : equipos El caldero esta apoyado por: a) Agua : planta de tratamiento de agua b) Electricidad : sistemas eléctricos c) Combustible : petróleo La caldera de la PPA (Planta Piloto Agroindustrial) es acuotubular, es decir en sus tubos circula el agua que se calentara por fuego externo.
  6. 6. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 6 b) TRATAMIENTO DE AGUA DURA Partes y funcionamiento: 1. El quemador hacer que el combustible caliente el agua tratada hasta convertirla en vapor. 2. El agua que fluye por los tubos (liquido) se evapora (vapor saturado) hacia unos tubos extractores para ser distribuido a los equipos de tratamiento térmico. TRATAMIENTO DE AGUA El agua que se utiliza en el caldero debe ser agua blanda, por lo que previamente el agua dura (agua potable) debe tratarse mediante purificación, aplicación de sales y blanqueamiento. BLANQUEADOR
  7. 7. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 7 ABLANDADOR Tiene como fin el extraer del agua de alimentación a calderas, las sales de calcio y magnesio. Utiliza resina de intercambio ionico. Las sales de calcio y magnesio, dañinas para la caldera se adhieren a la resina. Una vez saturada la resina, requiere de una regeneración con salmuera, enjuague, servicio y reposición de agua para la sal. El costo de operación de un suavizador es su consumo de sal y agua. Principalmente de sal. Existen suavizadores de agua manual y automática. Un suavizador de agua automático es mas eficiente, consume menos sal y por lo tanto menos agua. Tiene costos de operación significativamente menores. Sus tanques de fibra de vidrio son de larga vida útil. Su operación es confiable y segura, totalmente automática. Requiere de una presión mínima de agua de 2.0 kg/cm2 y de corriente monofasica de 115 V.
  8. 8. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 8 BALANCE DE ENRGÍA PRODUCCION DE ENERGIA EN LA PLANTA PILOTO  Potencial Real Desarrollada por el Caldero.  Petróleo Diessel – 2 = 2.5 (Gl / Hr)  Formula: BHPr * 0.3 = GPH  BHPr = 2.5 / 0.3 = 8.33 Producción de Vapor (V)  Potencial desarrollado por el Caldero (BHPr) =8.33  Temperatura del agua de alimentación (Ta) =64.4 ºF  Presión de operación del caldero =40 psi  Con Temperatura y Presión se va a figura-PIRO  Lb/BHP*Hr =29.3 REALIZADO EN UN GRÁFICO Vapor producido: V= (Lb/BHP*Hr) * BHPr V= 29.3 * 8.33 V= 110.70 Kg/Hr Energía Producida por el Caldero (Qc) Formula: Qc=V*Hg donde: Qc: calor generado por el caldero V : vapor producido por el caldero Hg: entalpía de vapor saturado (40 psi=275.8Kpa)
  9. 9. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 9 c) SELLADORA DE LATAS AUTOCLAVE VERTICAL La esterilización en un ambiente de laboratorio tiene requerimientos especiales. Elegir el esterilizador de vapor correcto depende de diversas condiciones: diversidad de la carga, frecuencia de uso, volúmenes de servicios y cargas. Un autoclave se aplica tanto calor y presión para la carga de trabajo colocado en el interior de la misma. Típicamente, hay dos clases de autoclave. Aquellos presuriza con vapor cargas de trabajo de proceso que pueden soportar la exposición al agua, mientras que circula gas calentado proporciona una mayor flexibilidad y control de la atmósfera de calentamiento. La Selladora de la PPA es manual, y primero le da un presellado a cada lata, luego de forma manual se acomoda la lata para el sellado hermético final. El proceso de sellado es impórtate debido a que impide el ingreso de dióxido de carbono y exceso. Debido también a que el sellado es un PCC
  10. 10. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 10 Procesamiento por autoclave es mucho más costoso que el horno de calentamiento y por lo tanto se usa generalmente sólo cuando la presión isostática se debe aplicar a una carga de trabajo de forma comparativamente compleja. Para las piezas planas pequeñas, prensas climatizadas ofrecen tiempos de ciclo más cortos. En otras aplicaciones, la presión no es requerido por el proceso, pero es integral con el uso de vapor, ya que la temperatura del vapor está directamente relacionada con vapor a presión. Vulcanización del caucho ejemplifica esta categoría de autoclave. DESCRIPCION DE LA AUTOCLAVE VERTICAL El autoclave vertical es un recipiente cerrado que opera en forma discontinua (por carga) sin agitación usada en el procesamiento de alimentos enlatados. Las latas se estiban o amontonan en canastos, carros, cestos, o bandejas que se usan para cargar y descargar la autoclave. (Alimentos Enlatados, 4ta Edicion, 2005) Debido a que las autoclaves son recipientes a presión, se construyen de laminas de caldera de ¼’’ o mas de espesor, formadas y remachadas o soldadas entre si. Las puertas o tapas están hechas de hierro fundido o de lamina gruesa. Se usan agarraderas y cerraduras para asegurar las puertas. Estos son importantes para evitar que la tapa vuele durante la operación. A una temperatura de de 250°F (121°C) y 15 libras de presión por pulgada cuadrada se ejerce una fuerza de cerca de 10 toneladas contra la puerta o tapa de la autoclave.
  11. 11. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 11 a) ENTRADA DEL VAPOR La entrada del vapor a cada autoclave estacionaria tiene que lo suficientemente grande para proveer el vapor requerido para una operación adecuada de la autoclave. El vapor puede entrar por la parte de arriba o por la parte de debajo de la autoclave. Tiene que entrar por la parte opuesta al respiradero. (Alimentos Enlatados, 4ta Edicion, 2005) b) CONTROLADOR DEL VAPOR El uso de una valvula de control de vapor mas péqueña que el tubo de entrada del vapor puede tener la ventaja de controlar la temperatura de proceso con menos fluctuaciones que cuando se usa de mayor tamaño. Una valvula de control del mismo tamaño de la tubería de entrada es un factor de seguridad deseable cuando un operador tiene que vigilar varias autoclaves porque la autoclave se puede traer rápidamente la temperatura del proceso sin tener que usar una valvula de desviación de paso como controladora de vapor. c) RESPIRADEROS Los respiraderos tienen que instalarse de modo que todo el aire sea removido de la autoclave antes de que empiece la medición del tiempo de proceso d) PURGADORES Los purgadores son aberturas usadas para remover el aire que entra a la autoclave junto con el vapor y proveen para la circulación del vapor dentro de la autoclave. Las autoclaves verticales estacionarias tienen que tener por los menos un purgador localizado en el lado opuesto a aquel por donde se admite el vapor (Alimentos Enlatados, 4ta Edicion, 2005) e) SUMINISTRO DE AIRE Las autoclaves pueden necesitar un suministro de aire comprimido por dos razones:  Casi todas las autoclaves están equipadas con reguladores automáticos de temperatura accionados por el aire.  El uso de aire para enfriar la latas bajo presión es preferible al uso de vapor debido a que el aire exhibe la propiedad de no condensarse.
  12. 12. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 12 f) SUMINISTRO DE AGUA Casi todas las autoclaves tienen instaladas tuberías con agua para enfriar parcial o completamente los envases después del procesamiento. El reglamento requiere que las autoclaves que usen agua para el enfriamiento estén equipadas con una valvula adecuada para evitar infiltración de agua hacia adentro de la autoclave durante el procesamiento. (Alimentos Enlatados, 4ta Edicion, 2005) Si el agua entra por la parte superior de la autoclave debe tenerse cuidado en evitar la condensación del vapor que queda dentro de la autoclave después que se descarga el vapor. Esto puede crear un vacio parcial en la autoclave y causar pandeo y deformación de los extremos de las latas. Puede usarse una valvula para romper el vacio y evitar esta situación. g) USO DE VAPOR El vapor es el medio de transferencia de calor en casi todas las autoclaves y en el proceso de esterilizado. Las ventajas de usar vapor a presión son:  Es un excelente medio para transferir calor  Su temepratura se controla fácilmente  La presión de vapor requerida en la autoclave para obtener la temperatura deseada para el procesamiento sirve para contrarrestar parcialmente el aumento de presión dentro de las latas a medida que se calientan, evitando su combadura. h) ENFRIAMIENTO DE LOS ENVASES Los envases pueden enfriarse parcial o totalmente dentro de la autoclave. En el enfriamiento a presión se mantiene la presión dentro de la autoclave, mientras los envases se enfrían lo suficiente para reducir la presión interna a un nivel seguro. Entonces el envase puede exponerse a la presión atmosférica sin el peligro de la combadura de las latas o de deformación de los sellos. Después de un enfriamiento a presión correcta, los envases pueden sacarse de la autoclave con seguridad. Las latas están completamente frias cuando la temperatura de sus contenidos se reducen aprox 100°F (38°C). Se sugiere inundar completamente la autoclave hasta que cubra totalmente las latas envés de enfriar solo por aspersión
  13. 13. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 13 DRENAJE DEL AUTOCLAVE VERTICAL DE LA PLANTA PILOTO, POR AQUÍ SE EXPULSA EL AGUA QUE SE DESEA ELIMINAR AUTOCLAVE VERTICAL DE PLANTA PILOTO LLAVES DE SEGURI DAD O CERRAD URAS: aseguran las puertas RESPIRADERO:
  14. 14. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 14 SELLADORA INDUSTRIAL DE LATAS Se define bajo este nombre a los equipos que realizan la fijación del fondo o tapa al cuerpo de un envase metálico. Se clasifican en dos grupos en función de la forma del envase y de su utilización:  De envase giratorio  De envase parado En cada cabeza va montado el conjunto formado por el mandril, plato de compresión y envase que giran conjuntamente, y los brazos portadores de las rutinas que se aproximan para efectuar el cierre. El envase y la tapa son alimentados separadamente, colocándose entre el mandril y el plato, siendo el expulsor quien mantiene la tapa en su lugar mientras el plato sube hasta oprimir el envase contra el mandril. En ese momento comienza a girar el conjunto, produciéndose la primera operación de cierre por la acción de las rutinas correspondientes accionadas por una leva; a continuación se efectúa la segunda operación que plancha y acaba el cierre. Su principal aplicación es en la industria metalgrafica, en la fabricación del envase vacío. También se pueden utilizar en las conserveras y envasadoras con los productos donde no haya riego de derrames de contenido, bien porque el mismo sea muy pastoso o sólido, bien porque el diseño de la maquina impida que el derrame se produzca. En la figura nº 1 se presenta un esquema de la operación de cerrado.
  15. 15. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 15 COMPONENTES DE LA SELLADORA INDUSTRIAL 1) Rulinas de cierre Figura nº 2: Sección de una rulina de cierre Van montadas en ejes provistos de cojinetes o rodamientos sobre brazos que efectúan un movimiento de aproximación y separación respecto al mandril, de modo automático una vez colocado el envase en la posición de cierre. Las rutinas giran locas sobre sus ejes cuando se inicia el contacto con la tapa del envase, al aproximarse los brazos que la portan e iniciarse el giro el conjunto La forma y dimensiones de los perfiles de las rutinas influyen sobre la hermeticidad del cierre. Las hay de dos tipos: de primera operación y de segunda operación. Ver figura nº 3: Son unos rodillos de acero tratado, de elevada dureza. Para la fabricación de envases se construyen de un acero indeformable de utillaje, para el cierre en conserveras son de acero inoxidables para soportar el ataque de salmueras. Además de rutinas, reciben otros nombres en el sector como: carretillas, moletas, o rodillos (o ruedas) de cierre. Pueden ir recubiertas con algún tratamiento superficial como nitruro de titanio. El dibujo nº 2 presenta la forma típica de la sección vertical de una carretilla, con la posición de la zona de trabajo donde va incorporado el perfil.
  16. 16. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 16 Figura nº 3: Configuración de los perfiles de las rulina Cada cerradora lleva montadas al menos una rulina de cada tipo. La diferencia entre ambos tipos estriba en el perfil de su garganta, ya que están dotadas de una garganta con un perfil especial según sea de primera o de segunda operación, el formato del envase y el calibre de hojalata.
  17. 17. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 17 2) Mandril Figura nº 6: Posicionamiento del mandril sobre la tapa Es el plato superior que se aloja en la cubeta del fondo, y junto con el plato de compresión en el lado opuesto, mantiene firmemente fijado el envase durante la operación de cierre. Su misión durante la misma es hacer de yunque sobre el que presionan las rutinas al ir curvando el ala y la pestaña en la formación de los ganchos del cierre. El mandril, como ya hemos dicho, puede girar sobre su eje vertical o permanecer estático, según el tipo de cerradora; pero siempre se mantiene en un mismo plano horizontal, es decir nunca se desplaza verticalmente.
  18. 18. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 18 Se construye de acero de utillaje, indeformable, tratado para que su labio tenga una dureza elevada. También para cerradoras de envase lleno se fabrican de acero inoxidable. Para aumentar su vida puede tratarse superficialmente, como las rutinas, con nitruro de titanio o carburo de cromo.
  19. 19. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 19 CIERRE Puede haber algunas diferencias de opinión a la hora de definir cuales son las medidas o valores importantes a controlar en un doble cierre, incluyendo “críticos” y “otros”. Nosotros nos inclinamos por los reflejados en forma de cotas en el dibujo nº 4 Figura nº 4: Medidas de un cierre Se define como “cierre” o “doble cierre” a la unión resultante de entrelazar el extremo del cuerpo de un envase con su fondo o tapa. Esta unión se hace por un procedimiento de engatillado o agrafado doble, es decir con una doble pared de seguridad. Debe ser perfectamente hermético. Este epígrafe recomienda los estándares de operación para el doble cierre, para diferentes diámetros de envases y fondos, así como los detalles de los parámetros y los puntos en los cuales deben ser medidas.
  20. 20. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 20 En el cuadro siguiente se resumen los valores recomendados de estos parámetros, divididos en “críticos” y “otros”, para los tipos de cierre mencionados en este trabajo
  21. 21. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 21 LLAVE DE SEGURIDAD: para que el equipo encienda tiene q levantarse esta llave anticipidamente SELLADORA INDUSTRIAL DE PLANTA PILOTO SECCION DE INICIO: Es un tipo de faja, Aquí se colocan las latas (cuerpos) que posteriormente serán transportadas SECCION DE SELLADO Aquí las latas son selladas con sus respectivas tapas SECCION DE RECEPCION: Aquí se recogen las latas que han pasado por proceso de sellado en la anterior sección.
  22. 22. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 22  Es una maquina automática se adapta al exhauster, y automáticamente se colocan las tapas y se hace el cierre.  Promedio de 60 a 80 latas por hora.(depende del exhauster)  Regulado para conservas de pescado, media libra tuna (tapas redondas)  Desde diámetro 50 (tinapá) hasta diámetro 83 (20 onzas)  Ingresan las latas por la faja, son transportadas a la sección de sellado. En la parte interior se encuentra el mandril, que es el soporte de las tapas. Esta conformado por 4 rodillos: 2 de 1ra operación y 2 de 2da operación. La primera operación es la formación del gancho, y la segunda es el sellado. El plato base, se cambia de acuerdo a las medidas que se requiere el cerrado. Importante son los rodillos de cierre (4) de primera y segunda operación. La maquina automáticamente se abre al terminar el primer ciclo y empieza el segundo y acaba el sellado, y asi contiuamente.  MANDRIL: pieza que va al centro, están de acuerdo a los proveedores que venden los envases por ejm: envases de METALPREN (Callao), EPINSA (Chimbote), FADESA (Ecuador). Trabajamos con EPINSA, la variación es 3-4 décimos, se regulan las alturas. FUNCIONAMIENTO DE LA SELLADORA
  23. 23. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 23 IDENTIFICACION DE PARTES DEL CIERRE DE LATAS MANDRIL CABEZAL RODAJES
  24. 24. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 24 LATAS DE MEDIA LIBRA TUNA (EPINSA) AL FINAL DEL PROCESO DE SELLADO
  25. 25. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 25 TÚNEL EXHAUSTING El túnel de Exhausting o cámara de vapor como se visualiza en la figura. Es empleada en la industria alimentaria, para realizar los procesos de tratamiento térmico (agotado) a todos los productos de alimentos enlatados antes de proceder a su cerrado hermético. Los procesos realizados dentro del túnel facilitan la transferencia de calor hacia los envases y permiten una penetración calórica homogénea en el interior del envase, esto sucede gracias a la convección de la transferencia de calor generada por el vapor saturado como medio calefactor, el cual es generado en una caldera y que se encuentra a una temperatura específica circulando dentro del túnel. Según: YÁNEZ María (2008), en la presentación digital “Tecnología de frutas 1”, manifiesta que: El agotado térmico es el proceso que calienta el contenido del recipiente a temperaturas entre los 70°C y 80°C antes de cerrarlo. Se produce un vacío (condición de presión del envase) generado por la concentración del contenido del envase y la condensación del vapor de agua después del sellado y enfriado. El vapor producido durante la ebullición desplaza el aire con el fin de evitar las presiones excesivas en la lata, y a la vez evitar la corrosión del envase causada por la presencia de oxígeno produciéndose así un cierto vacío dentro del envase. El túnel de Exhausting es un equipo que se emplea en los procesos de agotado, dentro de la producción del envasado de los productos alimenticios, y se utiliza para eliminar el aire de los envases antes de proceder a su cerrado hermético evitando el bombeo aparente del envase, la corrosión, la destrucción de vitaminas y la decoloración del producto, permitiendo la formación de un vacío uniforme. Aplicación del Exhausting en los Enlatados Los tratamientos de agotado de los productos enlatados se realizan mediante el procedimiento conocido con el nombre de “baño maría”, que consiste en calentar a
  26. 26. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 26 los envase a temperatura de ebullición del agua o vapor saturado durante un determinado tiempo y su propósito es:  Eliminar el aire de los contenidos del envase.  Reducción de la corrosión de la hojalata (ya que la corrosión sucede en presencia de O2).  Inhibir el desarrollo de microorganismos aerobios.  Favorecer la formación de vacío para que los extremos de las latas o tapas metálicas se vean cóncavos, condición de sanidad.  Evitar el sobrellenado y facilitar la transferencia de calor.  Evitar la tensión excesiva en el envase durante el proceso térmico. ESQUEMA DEL EXHAUSTING El equipo es utilizado en la industria alimentaria, para la esterilización y el agotado de productos alimenticios enlatados antes de su cerrado hermético. La máquina trabajara utilizando como medio calefactor, el empleo de vapor saturado obtenido de una caldera de vapor externa, el vapor será inyectado directamente a la cámara de agotado y así aprovechar su beneficio. La cámara de vapor es de forma rectangular con dos tapas empernadas en sus extremos, y dos tapas móviles de tipo torisféricas en su parte superior, permitiendo abrir y cerrar la cámara de vapor, el material empleado en el cuerpo, tapas y bastidor está construido en acero inoxidable, el túnel descansará sobre una base de tubería cuadrada de acero inoxidable de 1.5mm de espesor, por lo que no es necesario el cálculo de la misma, ya que, el túnel no es muy pesado aun conteniendo los envases en el proceso de agotado. La máquina está constituida de un sistema de transportación conformado de un motorreductor, un variador de velocidad electrónico y una banda transportadora, que permite el envió de los envases por el interior del túnel, posee
  27. 27. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 27 un sistema de dispersión de vapor que consta de dos flautas dispersoras de vapor en el en interior del túnel , teniendo tuberías para la entrada de vapor saturado el mismo que constara de una válvula solenoide y una válvula reguladora de presión para regular la presión del sistema primario; la válvula solenoide está controlada por medio de un control de temperatura digital on-off el cual abre o cierra la válvula permitiendo el paso del vapor al sistema cuando la temperatura del túnel LII disminuya o sobrepase de los parámetros programados en el control de temperatura, en el tablero eléctrico se encuentran los dispositivos de control para la activación del equipo Vapor Saturado para el Proceso de Agotado El vapor saturado es utilizado en los procesos de agotado por que se encuentra a temperaturas por debajo de los 100°C y a presión atmosférica como se muestra en la Figura, el cual es tradicionalmente usado como medio de energía térmica en estos procesos. Según: RIVEROS Sandra (2000), en el documento titulado, “Esterilizadores a vapor I”, manifiesta que: 77 El vapor saturado es parecido al aire con un 100% de humedad relativa. Si el vapor saturado es enfriado, el agua se condensará y se transformará en líquido. El vapor saturado tiene otra propiedad importante, la presión ejercida por el vapor saturado es constante para una determinada temperatura y va a variar en directa relación con esta temperatura. DISTRIBUCION DE LOS DISTINTOS TIPOS DE VAPOR Cuando se utiliza vapor saturado de la misma manera que el vapor de presión positiva, la temperatura del vapor puede ser cambiada rápidamente ajustando la presión, por lo que es posible lograr una precisión en el control de la temperatura.
  28. 28. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 28 Cámara de agotado Diseño de la Cámara de Agotado LIII La cámara de agotado, como se muestra en la Figura, es la parte principal de la máquina, donde circula el vapor a temperaturas que van desde los 35 y 80 ºC, para poder realizar el proceso de agotado de los alimentos enlatados. La cámara de agotado consta de las siguientes partes: Base de la cámara, soporte de flautas, soportes de tapas frontales, tapas frontales. Motorreductor Los Reductores y los Motorreductores, son elementos mecánicos muy adecuados para el accionamiento de todo tipo de 86 máquinas y aparatos de uso industrial, que necesiten reducir su velocidad de una forma eficiente, constante y segura. Las máquinas muy pocas veces funcionan de acuerdo con las velocidades que les ofrece el motor, por ejemplo, a 1.800, 1.600 o 3.600 revoluciones por minuto. La función de un motorreductor es disminuir esta velocidad a los motores (50, 60, 100 rpm) y permitir el eficiente funcionamiento de las máquinas, agregándole por otro lado potencia y fuerza. En pocas palabras los reductores son sistemas de engranajes de diferentes diámetros, que permiten que los motores eléctricos funcionen a diferentes velocidades para los que fueron diseñados. Banda Transportadora Las bandas y rodillos transportadoras son elementos auxiliares de diferentes procesos, cuya misión es la de recibir o enviar un producto de forma continua y regular para conducirlo a otro punto deseado. Por otra parte las bandas transportadoras tienen un mecanismo de funcionamiento sencillo que una vez instaladas suelen dar pocos problemas mecánicos y de mantenimiento, son mecanismos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y que no requieren generalmente de ningún operario que manipule directamente sobre ellas.
  29. 29. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 29 Un transportador de bandas es un equipo que sirve para llevar de un lugar a otro, ya sea largas o cortas distancia, grandes y pequeñas cantidades de varios tipos de materiales, pudiendo tener este trayectorias inclinadas, rectas o una combinación de ambas, las cuales constan de materiales elásticos que en su parte superior acarrean el material, la banda se enrolla en varias poleas cilíndricas una colocada en la sección de carga del transportador y otras en la sección de descarga, y es unida por grapas o vulcanizada en los extremos. Válvulas Reguladora de Presión de Vapor La presión de vapor que se genera a altas presiones en una planta, se reduce de acuerdo con las necesidades de los productos y aplicaciones en las cuales se utiliza en una línea de procesos.. Para reducir la presión de vapor, se puede hacer utilizando una válvula en una posición fija parcialmente abierta ó por medio de la inserción de un plato de orificio a través del paso de vapor. Sin embargo, esto produce cualquier variación en el caudal acompañado de las correspondientes fluctuaciones en la presión. Una válvula reductora de presión está diseñada para ajustar manual o automáticamente la cantidad de apertura de la válvula, con el fin de permitirle a la presión mantenerse sin cambios aún con las fluctuaciones en el caudal. Trampas de Vapor Una trampa de vapor es una válvula automática normalmente cerrada en presencia de vapor cuya misión es descargar condensado sin permitir que escape vapor vivo. La eficiencia de cualquier equipo o instalación que utilice vapor está en función directa de la capacidad de drenaje de condensado por ello, es fundamental que la purga de condensados se realice automáticamente y con el diseño correcto. Siendo las trampas de vapor la llave para optimizar el drenaje del condensado en los
  30. 30. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 30 sistemas de vapor. Para obtener el máximo rendimiento de los sistemas de calentamiento con vapor, hay que tener en cuenta lo siguiente:  Drenar los condensados, manteniendo las condiciones de presión y temperatura del vapor requeridos en los procesos.  Eliminar el aire y otros gases no condensables, pues el aire y los gases disminuyen el coeficiente de transferencia de calor. se debe tener en cuenta que la presencia de oxígeno y bióxido de carbono son corrosivas en presencia de condensado.  Evitar pérdidas de vapor, no deben permitir el paso de vapor sino hasta que éste ceda la mayor parte de energía que contiene, también las pérdidas de vapor deben ser mínimas mientras la trampa libera vapor condensado, aire y gases incondensables. Indicadores de Presión Los indicadores de presión o manómetros, son elementos de medición y control, en la actualidad existen una variedad de instrumentos, pero dependiendo del sistema a controlar los más utilizados, son los instrumentos mecánicos elásticos como son: el tubo de bourdon y el de fuelle. - Manómetros En todo proceso industrial, por muy sencillo que sea, es siempre necesario el uso de instrumentos de medición y control que permitan entre otras cosas mantener los parámetros de calidad de los productos generados en cada proceso, supervisar la operación, determinar condiciones inseguras de operación, etc.
  31. 31. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 31 BANDA TRANSPORTADORA TUBERIAS DE VAPOR CAMARA DE AGOTADO FLAUTAS DISIPADORAS DE VAPOR ESTRUCTURA O BASTIDOR
  32. 32. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 32 AUTOCLAVE HORIZONTAL Una autoclave es un recipiente de presión metálico de paredes gruesas con un cierre hermético que permite trabajar a alta presión para realizar una reacción industrial, una cocción o una esterilización con vapor de agua. Su construcción debe ser tal que resista la presión y temperatura desarrollada en su interior. La presión elevada permite que el agua alcance temperaturas superiores a los 100 °C. La acción conjunta de la temperatura y el vapor produce la coagulación de las proteínas de los microorganismos, entre ellas las esenciales para la vida y la reproducción de éstos, hecho que lleva a su destrucción. En el ámbito industrial, equipos que funcionan por el mismo principio tienen otros usos, aunque varios se relacionan con la destrucción de los microorganismos con fines de conservación de alimentos, medicamentos, y otros productos. La palabra autoclave no se limita a los equipos que funcionan con vapor de agua ya que los equipos utilizados para esterilizar con óxido de etileno se denominan de la misma forma. FUNCIONAMIENTO Las autoclaves funcionan permitiendo la entrada o generación de vapor de agua pero restringiendo su salida, hasta obtener una presión interna de 103 kPa por encima de la presión atmosférica, lo cual provoca que el vapor alcance una temperatura de 121 grados Celsius. Un tiempo típico de esterilización a esta temperatura y presión es de 15-20 minutos. Las autoclaves más modernas permiten realizar procesos a mayores temperaturas y presiones, con ciclos estándar a 134 °C a 200 kPa durante 5 min para esterilizar material metálico; incluso llegan a realizar ciclos de vacío para acelerar el secado del material esterilizado. El hecho de contener fluido a alta presión implica que las autoclaves deben ser de manufactura sólida, usualmente en metal, y que se procure construirlas totalmente herméticas.
  33. 33. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 33 Las autoclaves son ampliamente utilizadas en laboratorios, como una medida elemental de esterilización de material. Aunque cabe notar que, debido a que el proceso involucra vapor de agua a alta temperatura, ciertos materiales no pueden ser esterilizados en autoclave, como el papel y muchos plásticos (a excepción del polipropileno). si se puede esterilizar papel en bolsas de nylon, eso se hace en odontología para esterilizar los conos de papel absorbente utilizados en endodoncia. Debido a que el material a esterilizar es muy probablemente de uso grabable, se requiere de métodos de testificación de la calidad de dicha esterilización, esto quiere decir que la presión y temperatura aplicadas serán distintas para cada uno de los productos autoclavados. Las autoclaves suelen estar provistas de manómetros y termómetros, que permiten verificar el funcionamiento del aparato. Aunque en el mercado existen métodos testigo anexos, por ejemplo, testigos químicos que cambian de color cuando cierta temperatura es alcanzada, o bien testigos mecánicos que se deforman ante las altas temperaturas. Por este medio es posible esterilizar todo tipo de materiales a excepción de materiales volátiles, por lo que se debe tener gran precaución. Objetivo  Se encarga de eliminar toda la vida microbiana incluidas esporas en materiales, equipos quirúrgicos, textiles y de vidrio excepto de plástico.  Brindarle seguridad al paciente.  Inexistencia de residuo tóxico en material y equipo esterilizado. Para la eficacia de la esterilización de vapor (Autoclave) debe de contar con tres parámetros que son:  Temperatura.  Presión.  Tiempo. Para que la esterilización sea efectiva debe alcanzar una temperatura de 121º a 134ºC con una presión de 20-32 libras/pulgadas² (psi) esto se modificara dependiendo el nivel del mar donde se encuentre el equipo.
  34. 34. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 34 PARTES DEL AUTOCLAVE 1. Pared 2. Valvula de seguridad 3. Puerta de liberación 4. Calibrador de presión 5. Manija de reducción de velocidad 6. Puerta 7. Soporte de rodillo 8. Soporte movible 9. Soporte fijo 10. Dispositivo de puerta abierta a la caldera
  35. 35. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 35 VII. DISCUSION  (ALVAREZ, 2002) El funcionamiento de las calderas se basa en calentar el agua de un circuito hasta el punto de ebullición, de modo que el vapor se acumula en la parte más alta del circuito de fluido de la caldera. Por tener densidad menor a la del agua. La caldera se alimenta de modo que el nivel de agua se mantiene más o menor constante.  Caldera de tipo pirotubular, este es el primer tipo de caldea de acero, y está formada por tubos rectos que contiene los gases de la combustión, y que calientan el agua que rodea los tubos. Las más usadas en la industria son las horizontales tubulares, con tamaños de hasta 6800 Kg de vapor a la hora.  Caldera Tipo acuotubular, como su nombre lo indica, están formadas por tubos y colectores que contienen el agua, bien sea en estado líquido o vapor, durante su paso por la caldera. Los domos, que están interconectados por los tubos, tiene la misión de almacenar agua y vapor. Normalmente hay dos, tres o cuatro colectores, y generalmente uno de ellos se encuentra a menor altura que lo otros, y contienen una válvula de purga para evacuar. Los superiores son colectores de agua y vapor, y en su interior llevan separadores de vapor, para eliminar el arrastre de humedad y un precipitado, purificando así el vapor  Caldera de Lecho fluidizado, donde un sólido se pone en contacto con un líquido o un gas, adquiriendo el conjunto unas características similares a las de los fluidos.  (SEVERNS, 2007) Las calderas de vapor se clasifican, atendiendo a la posición relativa de los gases caliente y del agua, en acuotubulares y pirotubulares, por la posición de los tubos en verticales, horizontales e inclinados, por la forma de los tubos, de tubos rectos y de tubos curvados y por la naturaleza del servicio que prestan en fijas, portátiles, locomóviles y marinas.  Caldera pirotubulares, en estas calderas los gases se calientan pasan por el interior de los tubos, los cuales se hallan rodeados de agua. Las calderas pirotubulares pequeñas, junto con las máquinas de vapor correspondientes, han sido desplazadas en su mayoría por los motores de combustión interna en la producción de energía.
  36. 36. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 36  Mientras que en las acuotubulares, por el interior de los tubos pasa agua o vapor y los gases calientes se hallan en contacto con la superficie externa, estas son empleados exclusivamente cuando interesa obtener elevadas presiones y rendimiento, debido a que los esfuerzos desarrollados en los tubos por las altas presiones son de tracción en vez de compresión, como ocurre en los pirotubos  En la práctica se observó entre uno de los equipos de tratamiento térmico a la caldera, la cual según la bibliografía y por contar con un sistema de tratamiento de agua de la cual se aprovecha el agua para crear el vapor, es una caldera acuotubular.  El término “lata” suele hacer referencia a todo tipo de envase fabricado a partir de algún metal. Se trata de envases regularmente pequeños, opacos y resistentes. Por lo general, las latas son fabricadas con aluminio u hojalata. El nivel de dureza y resistencia de las latas permite proteger el contenido de golpes, basura, contaminantes o polvo e impide que los alimentos pierdan sus propiedades.  Al usar latas para envasar alimentos se obtiene una serie de ventajas, las principales son: o Seguridad. Los productos envasados en latas, también llamados enlatados, no son atacados por bacterias, conservan sus propiedades nutritivas en óptimos niveles para el consumo y duran por más tiempo antes de que comience el proceso de descomposición. o Inviolabilidad. Son envases completamente cerrados que no se pueden volver a cerrar una vez que han sido abiertos. Esto garantiza que no hay “relleno” de latas ni robo de producto. o Opacidad. Su carácter opaco evita el paso de la luz, misma que podría acelerar el proceso de descomposición de los alimentos. o Rapidez de enfriamiento. Si el alimento o bebida contenido en la lata debe ser enfriado, las propiedades de la lata aceleran este proceso. Esta ventaja se aprovecha, sobre todo, en el caso de bebidas enlatadas como refrescos.
  37. 37. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 37 o Poco peso. Las latas no son pesadas como las cajas o los envases de vidrio. o Poco volumen. Al ser envases pequeños sólo tienen la capacidad de contener cantidades pequeñas de producto, lo que facilita su comercialización individual. Fuente: http://www.quiminet.com/articulos/mantenga-en-buen-estado- sus-alimentos-empacando-en-latas-2805706.htm  Según: VINUEZA H., (2010). Proyecto previo a la obtención del título de tecnólogo electromecánico, Politécnica Nacional. Manifiesta que: “El transportador consiste en una polea motriz, una polea compensadora de la tensión, una banda o cinta sin fin, y de poleas locas de guía en el tramo de transporte y en el retorno.”.  Según ANTONIO CREUS SOLE (2005). Instrumentación Industrial. (7ma edición). Capitulo 8, manifiesta que: Una válvula de control, se puede definir como un aparato mecánico o automático con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación 103 (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. (p. 361) VIII. CONCLUSIONES:  Al igual que los equipos de refrigeración, los equipos de tratamiento térmico tienen un objetivo principal, asegurar la inocuidad del alimento,  Asegurando la destrucción de microorganismos que pueden causar el deterioro del producto y podrían perjudicar al consumidor  Los tratamiento térmicos, pueden en muchos casos, dañar al producto si no se manipula de manera adecuada, por lo general estos sistemas térmicos tienen incorporado, una válvula que controla este tipo de problemas, o da la alerta.
  38. 38. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 38  Los tratamientos por calor se pueden controlar de forma exacta, tanto en duración como en la temperatura aplicada al producto.  Todos los equipos que se observaron, forman parte de todo el proceso de elaboración del producto, teniendo como finalidad mediante la aplicación de vapor, disminuir al máximo la carga microbiana.  Se reconocieron los equipos de tratamiento térmico con los que se cuenta actualmente en la escuela de Agroindustria, y con los que se trabajara en esta unidad para llevar a cabo los procesos d esterilizado, sellado de latas, vacio, etc.  El Tratamiento Térmico es, probablemente, el proceso que más directamente afecta a un producto. De su eficiencia y estabilidad dependen desde la cantidad de materias primas necesarias, hasta la siempre temida pérdida de un lote de producto (por acción de microorganismos patógenos)  La importancia de un buen sellado de las latas radica en la obtención de un producto terminado de calidad, es decir, al final del proceso se deben obtener latas de conserva sin problemas de cierre, latas hinchadas (un mal sellado permite la interaccion de CO2 y el oxigeno del ambiente), etc.  La calidad del cierre es un fiel reflejo de la capacidad de la maquina cerradora para funcionar correctamente. Es fácil de comprender, particularmente con las latas irregulares, que si por ejemplo las rulinas de cierre no siguen de forma precisa el mandril de cierre, el grado de ajuste de la rulina no alcanzará resultados perfectos. De igual manera, si el mandril del fondo no es el correcto, o los perfiles de las rulinas de cierre no tienen la forma óptima para controlar y formar el mismo, no se obtendrá un buen resultado en las dimensiones.  El mantenimiento de estos equipos térmicos deben ser constantes con la ayuda de personas capacitadas, todo esto debido a la corrosión que pueden sufrir, y siempre al termino de un proceso se debe hacer la limpieza adecuada para el uso continuo de estas maquinas.
  39. 39. INGENIERA DE PROCESOS ALIMENTARIOS VEGA VIERA, Jhonas Abner. / MUÑOZ ROJAS, Andrea / CORTEZ CRUZ Cristhian Página 39 IX. BIBLIOGRAFIA  ANTONIO CREUS SOLE (2005). Instrumentación Industrial. (7ma edición). Capítulo 8, (p. 361)  RIVEROS Sandra 2000, “Esterilizadores a vapor I”  VINUEZA H., (2010). Proyecto previo a la obtención del título de tecnólogo electromecánico, Politécnica Nacional.  YÁNEZ María (2008), en la presentación digital “Tecnología de frutas 1”  http://www.quiminet.com/articulos/mantenga-en-buen-estado-sus- alimentos-empacando-en-latas-2805706.htm

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