UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA PESQUERA Y DE ALIMENTOS Curso : Maquinaria para la Industria de Alimentos 2013-A. Catedrática : Isabel Jesús Berrocal Martínez.
Guía de Práctica I.TÍTULO
:
AUTOCLAVES
II.FUNDAMENTOS: Las autoclaves son máquinas de tratamiento terrmofisico que tiene la finalidad de esterilizar las conservas conservas de alimentos a temperaturas temperaturas altas, a 121 ºC .inactivando .inactivando a termo bacterias como el Clostridium Clostridium botulinum, indicador de esterilidad comercial en conservas de de alimentos. Una autoclave es un recipiente metálico de paredes gruesas con un cierre hermético que permite trabajar a alta presión para realizar una reacción industrial, 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 su punto de ebullición. 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, cosa cosa 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 los alimentos, medicamentos, y otros productos. La esterilización de calor en envases e nvases es una tecnología antigua ampliamente atribuida al trabajo de Nicholas Appert Appert en los años 1800. Desde el trabajo de Appert se ha desarrollado una considerable industria. La aplicación de los procesos de calor a los envases no solamente requiere de la capacidad de calentar y enfriar los contenidos del envase de un modo eficiente, sino también de la capacidad de hacerlo mientras se minimizan las tensiones impuestas sobre el envase. Esta aplicación controlada del calor y la presión es la función de las modernas autoclaves esterilizantes. Cuando se enfocan los planes para lanzar un nuevo producto alimentario esterilizado o pasteurizado en un envase, se debe acumular cierta información antes de que se puedan tomar las decisiones sobre el diseño de una instalación. Estos aumentos de eficiencia han tenido lugar simultáneamente mientras se han presentado retos adicionales para el desarrollo de tipos de envasados menos rígidos. Existen unos estándares mínimos de instrumentación previstos de cualquier sistema de autoclave que tienen como finalidad asegurar que el producto reciba el proceso correcto, y la seguridad del operario. Los instrumentos instrumentos previstos incluyen: incluyen: 1. Un medidor de presión. 2. Un registrador gráfico para generar generar un registro permanente del proceso de calor aplicado. aplicado. UNAC-2013 MAQUINARIA MAQUINARIA PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
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3. Un indicador maestro de temperatura (IMT).
Este es un termómetro calibrado
independiente del registrador gráfico, que se pu ede utilizar para comprobar el registro gráfico a fin de que la seguridad del proceso no se confíe solamente a un instrumento. Usualmente es un termómetro de vidrio con mercurio o un termómetro de resistencia de platino. 4. Un temporizador del proceso. En instalaciones simples un reloj de pared, aunque cada vez más comúnmente el temporizador se construye dentro del controlador automático. 5. Un controlador automático de temperatura, que pueda o no pueda operar desde el mismo sensor como el registrador gráfico.
III.OBJETIVOS: a. Desarrollar los principios básicos termodinámicos de tratamiento térmico en el diseño de una autoclave. b. Conocer adecuadamente los fundamentos en que se basa la práctica de diseño de la autoclave para el tratamiento térmico de conservas de alimentos.
IV.MATERIALES Y MÉTODOS: 1.- Mecanismo y/o
equipo:
Autoclave
2.-Muestra de esterilización: Conservas de alimentos (conserva de durazno, conserva de esparrago, Conserva de Piñas en rodajas, conservas de frijoles con tocino). 3.- Procedimiento
a)
Determinación de Capacidad másica y volumétrica en una Autoclave
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La capacidad en una autoclave (mecanismo) se calcula de la siguiente manera:
b) Determinación de la Potencia en una Autoclave:
Balance Energético en la Autoclave 1.Calor de la Autoclave : ( ) ( )
2. Calor de la Canastilla: ( ) ( )
3. Calor del Envase: ( ) ( ) ( ) UNAC-2013 MAQUINARIA PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
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4. Calor del Producto: ( ) ( )
5. Calor Perdido al Medio Exterior: ( ) ( )
c) Aplicación Práctica : C.1. A Partir de la Tabla 1, Desarrollar lo Siguiente: a. b. c. d. e.
Hallar la capacidad másica y volumétrica en cada una de las Autoclaves. Hallar el balance energético en las autoclaves del sistema. Hallar el balance de masa en cada una de las autoclaves Identificar las líneas de fluidos que ingresan y salen del mecanismo Realizar el diseño de las dos autoclaves a partir de los datos indicados en la presente guía de práctica.
C.2. Desarrollar los Flujos Tecnológicos de Tratamiento Térmico con (Variables de Temperaturas, Tiempo de Esterilizado) para las conservas de: a. Conservas de frijoles con tocinos b. Conservas de cuy en salsa de maní c. Conservas olluquito con charqui C.3. A partir de Características Mecánicas, Termodinámicas, Tecnológicas de la Ingeniería de Procesos en Alimentos para el Diseño Autoclave Verticales a Vapor, características obtenidas ya sea en las prácticas de tecnología de alimentos o de la investigación en paper científicos de procesos tecnológicos de los alimentos mencionados (parámetros y características de proceso de esterilizado para cada uno de estos productos); desarrollar la tabla 2 para conservas de frijoles con tocinos; desarrollar la Tabla 3 para Conservas de cuy en salsa de maní, desarrollar la tabla 4 para olluquito con charqui; UNAC-2013 MAQUINARIA PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
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Tabla 1: Características Mecánicas, Termodinámicas, Tecnológicas de la Ingeniería de Procesos en Alimentos para el Diseño Autoclave Verticales a Vapor . Fuente de Donde Obtubo la Datos Autoclave Nº 1
Autoclave Nº2
Características
1.Numero de Canastillas por Autoclave 2.Numero de Niveles por Canastilla 3.Numero de Frascos por Nivel 4.Capacidad de Cada Frasco 5. Calor Especifico durazno 6.Temperatura de Ambiente 7.Temperatura de Esterilización 8.Temperatura de Exhausting 9.Temperatura de Sellado 10.Temperatura de ingreso a la autoclave de frascos sellados 11.Densidad de pieza de durazno en liquido de gobierno 12. Espesor de la plancha de acero inoxidable 13.Diámetro de autoclave 14.Radio de Canastilla 15.Densidad del Acero Inoxidable a ,tº de la cámara de esterilizado 16. Densidad frasco de vidrio 17. Calor especifico del acero inoxidable (20ºC) 18.Calor especifico del vidrio 19.Coeficiente de transmisión de calor global
3
2
3 840 370 ml 2,39 Kjoul/kgºC 20ºC 121ºC 89ºC 86ºC 82ºC
3 920 212 ml 2,75 Kjoul/kgºC 20ºC 119ºC 87ºC 85ºC 80ºC
0,842 gº/cm
0,789 gº/cm
1.9 mmm
1.9 mm
1 mt 0.43 m 7894 Kg/m3
1 mt 0.43 m 7892Kg /m³
134 lb / pie 3 0.510 Kjol/Kg-ºC 0,876 Joul/gr°K 13,32 Kcal/m2-Hr°C 1,3mm
139 lb /pie3 0.46 Kjol/Kg-ºC
Información 1.Experiencia tecnológica 2. Libro: Autor. Título, Ciudad de publicación, Editorial, Edición, Año. 3. Revista: Autor. Título de la Revista .Titulo del Articulo, Volumen de la revista, numero de la revista, edición página, año.
0,876 Joul/gr-°K 13,32 Kcal/m2Hr-°C
20.Espesor del material de confección de la canastilla 21.Espesor del vidrio Pyrex 2,5mm 22.Longitud de autoclave 1,6 m 23.Altura de la canastilla (carro 0,45 m portaenvases) Las demás características Ud. las determinará en función a
1,3mm 2,5mm 1,8 m 0,55 m sus variables dependientes del sistema.
V.RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Aplicar la metodología de cálculos a partir del modelo tecnológico aplicativo; tal como se indica en la presente Guía de Prácticas y luego comparar los resultados con la información bibliográfica y de catálogos. Realizar la discusión respectiva. UNAC-2013 MAQUINARIA PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
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VI.CUESTIONARIO: 1. Indique el nombre de la línea de proceso sobre la cual va a trabajar y luego realice el flujo tecnológico y flujo de máquinas, señalando en que operación unitaria utilizan Autoclaves. 2. Realice el diseño de una Autoclave de acuerdo al Formato de Práctica, ubicándola en la zona de proceso
VII.-BIBLIOGRAFÍA: 1. Baquero Franco J. y Llorente Martínez V. Equipos para la Industria Química Alimentaria. España: Editorial Alhambra S.A. Primera Edición, 1985 . 2. Dobrovolski V. (1998) Elementos de Máquinas, 3ra edición. 3. Luis K – Bell (1998) Catálogos Mechanic Engineer. 4. Montes Eduardo,Llorente Irene, López A. Miguel. Diseño y Gestión de Cocinas. México: Editorial Diaz Santos. Segunda Edicion.2009.
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