Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2003-04

3105IA0018 TECNOLOGIES GENERALS I CONTROL DE PROCESSOS


Objectius  

Aconseguir que tots els alumnes que cursen l’assignatura coneguin:

1.       Els diferents processos tecnològics de transformació i/o conservació dels aliments, tenint en compte els fonaments de cada procés, les variables implicades, els equips industrials utilitzats i les seves aplicacions.

2.       Els efectes dels tractaments tecnològics sobre la vida útil, el valor nutritiu, les característiques organolèptiques i les propietats funcionals dels aliments.

3.       Els elements que s’utilitzen als processos industrials per dur a terme la mesura, el registre i el control de les variables (temperatura, pressió, nivell, cabal, pH, humitat, etc.).

4.       Els circuits de control que requereixen les operacions de fabricació industrial per aconseguir uns productes amb la qualitat i preu que sol·liciten els mercats.

5.       Els mètodes de càlcul usuals per a l’elecció, instal·lació i calibració dels elements que formen els bucles de control, tenint en compte criteris d’eco-eficiència.

6.       Puguin dissenyar automatismes de control, partint d’aparells i equips existents al mercat.
 
Prerrequisits  

Prerrequisits recomanats: tenir aprovades les assignatures Física, Electricitat, Electrònica, Operacions Bàsiques, Instal·lacions agroindustrials, Bioquímica i Microbiologia industrial i dels aliments.

 
Contingut (Programa)  

Primera part: Tecnologies generals dels processos alimentaris

 

Tema 1.- Consideracions generals

La Tecnologia dels aliments: antecedents històrics. Nivell tecnològic de les indústries alimentàries i previsió de futur. La producció dels aliments. Definicions: procés tecnològic, diagrames de flux. Classificació dels processos: conservació i/o transformació.

Capítol  I. Primeres matèries

Tema 2.- Transport a fàbrica i emmagatzematge

Condicions òptimes de transport, embalatge i manipulació. Vehicles de transport. Sistemes de càrrega i descàrrega. Dipòsits, sitges i magatzems. Característiques.

 

Tema 3.- Tractaments previs

Neteja: funcions. Tipus. Desinfecció: aplicacions. Selecció. Criteris de selecció. Classificació: funcions i factors de qualitat. Pelat. Escaldament. Procediments i equips industrials.

Capítol  II.  Tractaments mecànics o de conversió

Tema 4.- Aplicacions de la reducció de grandària

Molturació dels aliments fibrosos i secs. Molturació seca i humida. Efectes sobre els aliments. Separació per grandària: Tamisat. Aplicacions i equips.

 

Tema 5.- Producció de mescles i emmotllament

Mescla d’aliments líquids. Mescla de pastes viscoelàstiques i masses plàstiques. Mescla d’aliments sòlids. Eficàcia de la mescla. Equips i aplicacions. Emmotllament: tipus i equips.

 

Tema 6.- Aplicacions de les tècniques de separació

Sedimentació. Decantació. Centrifugació. Filtració. Espremut. Equips industrials. Tecnologies de la separació per membranes: Microfiltració, Ultrafiltració i Osmosi inversa. Equips i aplicacions. Efectes sobre els aliments.

 

Tema 7.- Emulsió i homogeneïtzació

Fonaments. Estabilitat de les emulsions i fenòmens de desestabilització. Aspectes tecnològics: formulació i preparació de sistemes emulsionats. Homogeneïtzació. Equips. Valoració de l’índex d’homogeneïtzació. Aplicacions. Efectes sobre els aliments.

Capítol  III.  Processos de conservació per eliminació de calor

Tema 8.- Refrigeració

Fonaments de la conservació per refrigeració: temperatures de refrigeració. Temperatures d’emmagatzematge. Mètodes de refrigeració industrial. Cambres: característiques i utilització. Efectes sobre els aliments.

 

Tema 9.- Congelació

Fonaments. Etapes de formació dels cristalls de gel. Velocitat de congelació. Procediments de congelació: sistemes mecànics i criogènics. Criteris per l’elecció d’un sistema de congelació. Condicions òptimes d’emmagatzematge dels productes congelats. Procediments de descongelació industrial dels aliments. Efectes de la congelació sobre els aliments.

Capítol  IV.  Processos de conservació per aplicació de calor

Tema 10.- Pasteurització

Principis. Importància de la pasteurització en la conservació dels aliments. Pasteurització de fluids: en tanc, HTST; pasteurització d’aliments envasats. Equips industrials i efectes sobre els aliments.

 

Tema 11.- Esterilització

Principis. Importància de l’esterilització en la conservació dels aliments. L’esterilitat comercial. Esterilització de fluids: aliments líquids, UHT directe i indirecte. Esterilització d’aliments particulats. Esterilització convencional als aliments envasats. Procediments i equips. Efectes sobre els aliments.

Capítol  V.  Processos de transformació per aplicació de calor
Tema 12.- Fregit, cocció, torrat i enfornat

Fregit: fonaments; olis i greixos utilitzats. Condicions d'aplicació segons l’aliment. Sistemes de control i reciclatge de l’oli. Cocció: fonaments. Enfornat i torrat: fonaments. Equips industrials. Efectes sobre els aliments.

 

Capítol  VI.  Processos de control i disminució de l’activitat de l’aigua

Tema 13.- Evaporació

Fonaments. L’evaporació com a procés de concentració. Influència de l’evaporació sobre l’activitat de l’aigua. Equips. Evaporació d’efectes i etapes múltiples. Aplicacions. Efectes sobre els aliments.

 

Tema 14.- Deshidratació

Fonaments. Classificació de les tecnologies de deshidratació. Aliments líquids i sòlids. Influència de la deshidratació sobre l’activitat de l’aigua i la conservació. Rehidratació dels productes assecats. Aliments deshidratats instantanis: Instantaneïtzació. Deshidratació osmòtica. Equips. Efectes sobre els aliments.

 

Tema 15.- Liofilització i Crioconcentració

Fonaments de la Crioconcentració i la Liofilització. Característiques tecnològiques i aplicacions en aliments líquids i sòlids. Efectes sobre l’activitat de l’aigua i la conservació. Equipaments. Efectes sobre els aliments.

 

Tema 16.- Mètodes combinats de conservació dels aliments

Concepte: La Teoria dels obstacles. Variables utilitzades en els processos combinats de conservació. Mètodes tradicionals: confitat, salat, curat i fumat. Desenvolupaments en la utilització dels mètodes combinats. Concepte d’aliments de baixa, mitja i alta activitat de l’aigua. Aplicacions de la teoria dels obstacles en la formulació de productes alimentaris.

Capítol  VII. Noves tecnologies de conservació dels aliments

Tema 17.- Processos no tèrmics de conservació

Fonaments i principis dels tractaments amb altes pressions hidrostàtiques (HHP), els camps elèctrics polsants d’alta intensitat (CEPAI), la ultrasonicació (US) i la manotermosonicació (MTS) en la conservació dels aliments. Mecanismes d’acció. Equipaments industrials. Aplicacions i efectes sobre els aliments.

Capítol  VIII.  Processos amb utilització d’energia radiant

Tema 18.-  Microones, escalfament dielèctric i radiacions infraroges

Fonaments. Utilització de l’escalfament dielèctric, les microones i les radiacions infraroges a la indústria alimentària. Principals aplicacions. Equips industrials. Efectes sobre els aliments.

 

Tema 19.- Irradiació dels aliments

Tipus d’energia. Les radiacions ionitzants i les seves fonts. Mecanisme d’acció. Factors que determinen la dosi. Regulació del procés. Aplicacions comercials de la irradiació. Efectes sobre els aliments. Avantatges tècnico-econòmiques i limitacions. Seguretat dels aliments irradiats.

 

Capítol  IX.  Texturització

Tema 20.- Processos de Texturització

Fonaments. Gelificació: aplicacions. Extrusió: tipus i variables del procés. Altres processos de texturització. Matèries primeres utilitzades. Productes obtinguts. Equips. Aplicacions. Efectes sobre els aliments.

 

Capítol  X.  Envasament, emmagatzematge i distribució

 

Tema 21.- Envasament

Envasos: tipus i materials. Interaccions envàs-aliment. Sistemes de dosificació i emplenat. Envasaments especials: asèptic, al buit i en atmosfera protectora i modificada. Característiques dels gasos utilitzats. Emmagatzematge en atmosferes controlades. Control de l’envasament. Sistemes de tancat. Equips.

 

Tema 22.- Manipulació i emmagatzematge de productes envasats

Etiquetatge. Característiques de les etiquetes. Legislació relacionada. Encaixat. Paletització. Transport intern. Emmagatzematge. Transport extern.

 

Pràctiques de Tecnologies de processos: 4 sessions pràctiques de 3,5 hores cadascuna.

 

(1)     Escaldament i esterilització

(2)     Deshidratació per atomització

(3)     Separació per membranes

(4)     Centrifugació i homogeneïtzació

 

Segona part: Control de Processos

 

Tema 1.- Fonaments del control automàtic Justificació de la necessitat del control automàtic dels processos. Tipus d’automatització. Avaluar els avantatges i inconvenients que es generen.
Tema 2.- Medició, automatització, control automàtic Conceptes generals. El llaç de control. Components. Característiques dels instruments. Definicions. Codis d’identificació. El projecte de Instrumentació i Control.
Tema 3.- Introducció als sensors. Criteris de selecció. Mètodes de mesura. Avantatges e inconvenients. Normes d’instal·lació. Detectors de temperatura, pressió, nivell i cabal. Errors de mesura. Calibració d’instruments.
Tema 4.- La transmissió de senyals analògiques i digitals. Interfície amb sensors i actuadors. Condicionament dels senyals. Comunicacions industrials.
Tema 5.- Introducció a la regulació automàtica Modelització de sistemes. Anàlisi temporal de sistemes lineals. Classificació dels controladors. Simulació de processos. Resposta temporal i freqüencial de sistemes.
Tema 6.- Dimensionament d'elements finals de control: vàlvules automàtiques Vàlvules de control. Càlcul del coeficient de cabal Cv.
Tema 7.- Controladors automàtics Controladors PID. Sintonia de controladors. Bondat del control. Altres tipus de control: autoajustables, predictius, adaptatius predictius.
Tema 8.- Instrumentació i control d'operacions bàsiques Estructures de control: relacions, cascada. Disseny de sistemes de control. Especificacions dels sistemes de control.
Tema 9.- Automatismes Lògiques cablejades, no cablejades. Autómats lógics programmables PLC. Sistemes de control per ordinador.

 

Problemes tipus:

 

1.       Elecció d’elements per la mesura de temperatures.

2.       Retard en els sistemes de mesura.

3.       Elecció d’elements per a la mesura de pressions.

4.       Elecció de transmissors de pressió, absoluta, relativa i diferencial.

5.       Mesura de nivell. Determinació del volum de flotador.

6.       Normes Afnor per a la mesura de cabals.

7.       Elecció de vàlvules de control.

8.       Determinació de l’ajustament experimental d’un controlador PID.

9.       Determinació de la regularitat d’un tram que volem regular.

10.    Determinar les posicions de les vàlvules de control.

 

Pràctiques de Control de Processos:

 

(1)     Automatització de processos amb lògica cablejada i no cablejada.

(2)     Mesures de nivell, cabal, amb transmissors de Pd.

(3)     Control de temperatures amb PID i Multillaços.

(4)     Control de velocitat de motobombes.
 
Bibliografia  

Bibliografia de Tecnologies dels processos alimentaris:

 

Barbosa-Cánovas, G.V., Pothakamury, U.R., Palou, E., Swanson, B.G. 1998. Nonthermal Preservation of Foods. Food Science and Technology Series, vol. 82. Ed. Marcel Dekker Inc., New York.

 

Barbosa-Cánovas, G.V., Vega-Mercado, H. 2000. Deshidratación de alimentos. Ed. Acribia S.A., Saragossa.

 

Bartholomai, A. ed. 1991. Fábricas de alimentos: Procesos, equipamientos y costos. Ed. Acribia S.A., Saragossa.

 

Brennan, J.G., Butters, J.R., Cowell, N.D., Lilly, A.E.V. 1990. Food Engineering Operations. Ed. Applied Science Publishers Ltd.

 

Casp, A., Abril, J. 1998. Procesos de conservación de alimentos. Ed. A. Madrid Vicente y Mundi-Prensa, S.A., Madrid.

 

Cenzano, I., Madrid, A., Vicente, J.M. 1993. Nuevo manual de Industrias alimentarias. Ed. A. Madrid Vicente y Mundi-Prensa, S.A., Madrid.

 

Cheftel, J.C., Cheftel, H., Besançon, P. 1980/82. Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los alimentos. Vol. I y II. Ed. Acribia, Saragossa.

 

Donald, D.L. ed. 1996. A Complete Course in Canning and Related Processes. 13th edition. Volum I: Fundamental Information on Canning. Volum II: Microbiology, Packaging, HACCP & Ingredients. Volum III: Processing Procedures for Canned Food Products. CTI Publications, Inc., Maryland, USA.

 

Fellows, P. 1988. Food Processing Technology: Principles and Practice. Ed. Ellis Horwood Ltd., Publisher, Market Cross House, Chichester (existeix la traducció al castellà, Tecnología del procesado de los alimentos: principios y prácticas. Ed. Acribia, 1994).

 

Fox, P.F. ed. 1991. Food Enzymology. Volume I & II. Elsevier Applied Science Publishers, London.

 

Gould, G. W. ed. 1995. New Methods of Food Preservation. Blackie Academic & Professional, Chapman & Hall, London.

 

Gruda, Z., Postolski, J. 1986. Tecnología de la congelación de los alimentos. Ed. Acribia, S.A., Saragossa.

 

Hardman, T. M. 1989. Water and Food Quality. Ed. Elsevier Science Publishers Ltd., Barking.

 

Instituto Internacional del Frío. 1990. Alimentos congelados: Procesado y Distribución. Ed. Acribia, S.A., Saragossa.

 

Lamúa, M. (coordinador). 2000. Aplicación del frío a los alimentos. Instituto del Frío (CSIC), Madrid. Ed. A. Madrid Vicente y Mundi-Prensa, S.A., Madrid.

 

Lewis, M.J. 1990. Physical Properties of Foods and Food Processing Systems. Ellis Horwood Ltd., Chichester.

 

Mafart, P. 1991/92. Génie industriel alimentarie. Vol. I: Les procédés physiques de conservation. Vol. II: Techniques séparatives. Ed. Tecnique et Documentation-Lavosier, París.

 

Mallett, C.P. ed. 1994. Tecnología de los alimentos congelados. Ed. A. Madrid-Vicente, Madrid.

 

Mulet Pons, A., Ordorica, C., Bon, J. 1995. Herramientas de cálculo en la Ingeniería de los alimentos. Ed. SPUPV, Valencia.

 

Parpy, R.T. ed. 1995. Envasado de los Alimentos en Atmósfera Modificada. Ed. A. Madrid-Vicente, Madrid.

 

Potter, N.N., Hotchkiss, J.H. 1995. Food Science. 5 th Edition. Ed. Chapman & Hall, New York.

 

Rees, J.A.G., Bettison, J. 1994. Procesado térmico y envasado de los alimentos. Ed. Acribia, S.A., Saragossa.

Rockland, L.B., Beuchat, L.R. eds. Water Activity: Theory and Applications to Food. Marcel Dekker, Inc., New York.

 

Rodríguez, M.E. 1990. Industrias de la alimentación. Ed. Bellisco, Madrid.

 

Sharma, S.K., Mulvaney, S.J., Rizvi, S.S.H. 2000. Food Process Engineering: Theory and Laboratory Experiments. John Wiley & Sons, Inc., New York.

 

Toledo, R.T. 1991. Fundamentals of Food Process Engineering. 2nd. ed. Van Nostrand Reinhold, New York.

 

Bibliografia de Control de Processos:

Considine, D.M.(1985). Process instrument and control handbook. Ed. McGraw-Hill.

Considine Ross. (1971). Manual de instrumentación aplicada. Ed. CECSA. Buenos Aires.

Creus, A. Instrumentación Industrial.(1997). Ed. Marcombo. Barcelona.

Creus. A. Instrumentos Industriales. (1982). Ed. Marcombo. Barcelona.

Lipták Béla, G. Venzel, K. (1995). Instrument Engineers Handbook. Chilton Book Company, Radnor. Pennsylvania.

López, A.(1990). Diseño de Industrias Agroalimentarias. Ed. Vicente Ediciones. Madrid.

López, A. Fichas de Apoyo a la Asignatura, UdG.

Mandado, E., Mariño, P., Lago, A. (1995).Instrumentación electrónica. Ed. Marcombo Boixareu. Barcelona.

 
Mètodes docents  

Activitats: 9 crèdits de teoria i 3 crèdits de pràctiques d’aula i laboratori.

 

Pràctiques: 8 sessions pràctiques de 3,5 hores cadascuna (4 sessions de Tecnologies al primer quadrimestre i 4 sessions de Control al segon quadrimestre)

 

Treballs: Cada alumne ha de realitzar durant el 2n quadrimestre els següents treballs:

1.       Sistemes d’alimentació ininterrompuda per xarxes d’automatismes i control automàtic.

2.       Exigències del capítol 11 de la norma ISO 9001 respecte a la calibratge dels termoelements.

3.       Interconnexions entre Controladors PID autoajustables i PLC. 
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

Avaluació: Per aprovar s’hauran de superar les dues parts de l’assignatura.

 

Primera part:

S’haurà de superar un examen escrit dels coneixements adquirits que consistirà en una part de preguntes multiresposta tipus test, algun quadre de relació i preguntes curtes (85 % de la nota). Assistència obligatòria a les sessions de pràctiques i presentació d’un informe (15 % nota).

 

Segona part:

S’hauran de superar les tres proves separades de l’examen. (1) Contestar 15 o 20 qüestions curtes de teoria, (2) Resoldre 5 problemes similars als resolts a classe i (3) Realitzar un projecte d’automatització o completar la instrumentació d’un procés.
 
Informació addicional  
 
Llengua de les classes  
Català