Unidad III Máquinas y Equipos en la Industria de alimentos

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL SIMÓN RODRÍGUEZ
NÚCLEO CANOABO DR. FÉLIX ADAMS
INGENIERÍA DE ALIMENTOS
DIBUJO Y ELEMENTOS DE MÁQUINA
Unidad III. 
Canoabo, diciembre del 2022
INTRODUCCIÓN
En el campo del procesado de alimentos, la industria alimentaria tiene un gran potencial y un importante margen para la innovación. Aparecen nuevas tecnologías, posibilidades de tratamiento, de mejora y conservación de los alimentos, que hacen fundamental optimizar e implementar soluciones específicas para las necesidades de la industria alimentaria. El procesamiento de los alimentos se realiza en diferentes puntos de la cadena de valor de la producción alimentaria. Por ello, estos procesos se llevan a cabo con el fin de preservar en las mejores condiciones los alimentos, cuidando su higiene y presentación. 
La implementación de equipos de procesamiento de alimentos en la industria garantiza la homogeneidad del producto, Los beneficios que presenta la automatización en la producción de alimentos a nivel industrial se muestran también en el rendimiento. Es decir, las máquinas y equipos son capaces de procesar largas jornadas de trabajo, grandes cantidades de materiales e, incluso, de interconectarse con otras máquinas dentro de una cadena productiva. Para producir una amplia gama de alimentos personalizados, las máquinas sirven para ejecutar las diversas operaciones unitarias necesarias durante un ciclo de producción completo, como lavar, separar, mezclar, hornear, congelar, envasar, sellar, etc. Aunque estos equipos están dirigidos principalmente a la transformación, es decir, aumentar la digestibilidad o la conservación y extender la vida útil de los alimentos; algunos equipos también se emplean para realizar funciones preliminares o auxiliares, como manipulación, preparación y envasado. De allí la importancia de las máquinas y equipos para la industria de alimentos, ya que su uso permite optimizar la ejecución de tareas.
MÁQUINAS Y EQUIPOS EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
1. Defina qué son máquinas y equipos térmicos para la industria de los alimentos.
Una máquina térmica es un dispositivo que trabaja de forma cíclica o de forma continua para producir trabajo mientras se le da y cede calor, aprovechando las expansiones de un gas que sufre transformaciones de presión, volumen y temperatura en el interior de dicha máquina. Estas maquinarias industriales emplean los cambios de temperatura para lograr transformar los fluidos en energía cinética. En la industria de alimentos, dependiendo de si la aplicación está dirigida a calentar o enfriar el material alimenticio, se puede usar un equipo de transferencia de calor para preservar y ampliar la vida útil de los productos.
Las máquinas de procesamiento térmico, es decir, el equipo que calienta los alimentos, puede causar no solo cambios físicos en el material alimenticio, sino también cambios químicos, bioquímicos y biológicos. Estos cambios pueden transformar y afectar la calidad general de los productos alimenticios resultantes, alterando la estructura química o mejorando el sabor, y sirven como método de conservación al inhibir o destruir los microorganismos o enzimas que causan el deterioro. A pesar de que existe una gran cantidad de intercambiadores de calor, de diferentes formas y funciones, en la mayoría de las empresas productoras de alimentos debido a su accesibilidad de precio y por el funcionamiento que realizan se encuentran los siguientes: evaporadores, calderas, enfriadores y pasteurizadores. 
Por ejemplo: los evaporadores, vaporizadores y calderas tienen el mismo principio o funcionamiento, ya que trabajan con fluidos líquidos que son sobrecalentados con el fin de convertir al fluido en vapor. Un intercambiador de calor puede ser un equipo que maneja temperaturas bajas (frio), esto se puede llevar a cabo en los congeladores industriales, en los cuales lo que ocurre es la de remover el calor de un lugar a otro, esto toma gran importancia en la industria alimentaria porque gracias a estos equipos se logra la conservación de los alimentos.
2. Mencione tres procesos tecnológicos con sus respectivas máquinas y equipos térmicos para la industria de los alimentos.
a. Evaporadores: El empleo de los evaporadores en el procesamiento de alimentos, consiste en retirarle una cierta cantidad de agua a un producto en transformación, como los jugos y mermeladas, solo por mencionar algunos, porque la aplicación se pueda dar en otros productos, se les retira una parte de agua con el fin de que los ingredientes de los productos se puedan concentrar más.
b. Calderas: Las calderas de vapor para las fábricas de alimentos se utilizan principalmente durante los procesos de destilación, desinfección, secado y evaporación. Se utiliza el vapor de alta temperatura para cocinar, secar y desinfectar alimentos a alta temperatura. Algunas fábricas también las utilizan para la calefacción central de sus plantas, edificios de oficinas o el procesamiento especial de ciertas comidas.
Por lo tanto, las calderas de vapor tienen la frecuencia de aplicación más alta, principalmente transportando vapor a través de tuberías, que requieren una temperatura de vapor constante, una presión constante e incluso la calidad del vapor determina la calidad de los productos alimenticios. Una de sus funciones también es la esterilización de utensilios de corte, ralladores o equipos de muestra, ya que no es suficiente con hacer este proceso solamente con agua y jabón, pues las calderas son indispensables para eliminar las bacterias o microorganismos presentes que puedan llegar a contaminar grandes cantidades de materias primas o durante el proceso de preparación.
c. Pasteurizadores: Este tipo de tratamiento tiene ciertos objetivos dependiendo del tipo de alimento. De tal modo que, si un alimento es muy ácido, el objetivo será su estabilización; y si el alimento es poco ácido, el objetivo será destruir los patógenos. Primero se aplica un tratamiento térmico para generar un choque. Así, se puede llegar a aplicar aditivos químicos que extenderán la vida del alimento y mantendrán estable el producto. En tanto, se puede optar por un proceso por lotes en dónde primero se envasa el producto y luego se pasteuriza; o en forma continua, primero pasteurizando y luego envasando (una decisión que puede afectar en la selección del tipo de envase).
3. Defina qué son máquinas y equipos neumáticos para la industria de alimentos.
Son máquinas y equipos cuya tecnología utiliza el aire comprimido como modo de transmisión de la energía que se necesita para mover y hacer funcionar mecanismos. Un proceso que se fundamenta en incrementar la presión del aire y, a través de la energía que se acumula sobre los elementos del circuito, efectuar un trabajo útil. Al ser una tecnología que aplica el aire y lo comprime para que pueda generar una presión y pueda ser impulsada alguna de las herramientas de las maquinas empleadas en la industria o bien realizar una función de succión para poder sostener empaques del producto a realizar, ayuda a poder ocuparla sin temor a que contamine el producto alimenticio y eso es una gran ventaja, ya que en las industrias distribuidoras de grandes lotes de alimentos no se puede permitir que por una gota de algún liquido o sustancia contaminante todo un lote de producto sea tal vez reprocesado o bien tirado a la basura, generando pérdidas económicas muy grandes.
Gracias a la utilización de la neumática el riesgo más probable que se podría generar sería una fuga de aire comprimido de alguna manguera de la distribución, el cual no contaminaría al producto ni a sus trabajadores ya que solamente se generaría una corriente de aire, incluyendo que al ser una tecnología limpia el área de trabajo de las empresas alimenticias no corre riesgo de ensuciarse ni contaminarse.
4. Mencione tres procesos tecnológicos con sus respectivas máquinas y equipos neumáticos para la industria de los alimentos.
a. Bombas neumáticas: Las bombas neumáticas son perfectas para elbombeo sanitario de muchos alimentos y líquidos, su acción suave es perfecta para manejar productos sensibles al cizallamiento y productos que emanan gases. Un claro ejemplo es el bombeo de levadura para la elaboración de cerveza. Este proceso deberá permanecer cerrado, evitando por completo una contaminación en todas las etapas de su producción.
Debido a la acción de bombeo, se reducen los riesgos de crecimiento bacteriano. Esto se debe a que su mecánica permite que se deslice por completo y que por su acción natural, la bomba pueda drenarse automáticamente. Cuando se aumenta el volumen de una cámara de cualquier tipo de bomba el diafragma sube, debido a esto la presión disminuye y el fluido entra a la cámara. Más tarde la presión de la cámara aumenta, es entonces cuando a partir de un volumen disminuido, el diafragma se mueve hacia abajo y el fluido previamente aspirado se expulsa.
b. Transporte neumático: El transporte neumático es una técnica utilizada para mover materiales sólidos mediante presión de aire o gas en sistemas cerrados. En la industria alimentaria, para que esto suceda, se construyen tuberías metálicas que atraviesan estratégicamente la planta industrial para llevar el producto de un extremo al otro, hasta llegar al almacén. En la práctica, se instalan sistemas de aire en un extremo de la tubería que harán la presión necesaria para mover los sólidos. Para ello, es necesario controlar tres elementos: cantidad, velocidad y presión de aire. Dependiendo de la densidad del material sólido transportado, el aire se liberará en mayor o menor cantidad, más rápido o más lento y aun con mayor o menor presión.
Los sistemas de transporte neumático de baja presión utilizan el aire comprimido para, como su nombre lo indica, transportar todo tipo de productos alimentarios a través de ductos cerrados. Existen dos tipos de tecnologías para transporte neumático, por vacío o por presión:
· Por vacío: los materiales se transportan al punto de entrega a través de un ducto totalmente cerrado, utilizando un flujo limpio de aire generado por un conjunto de equipos sopladores de vacío.
· Por presión: los materiales se transportan a través de un ducto totalmente cerrado que utiliza aire comprimido generado por un soplador de presión diferenciada que empuja el material a su destino final.
c. Soplado de botellas PET: Este proceso requiere de aire comprimido a alta presión, el cual es utilizado para “soplar” las botellas en el molde y darles su forma. Como las botellas entrarán en contacto con el producto final, es importante que el soplado sea realizado con aire comprimido libre de aceite para evitar cualquier tipo de contaminación.
5. Defina qué son máquinas y equipos eléctricos para la industria de los alimentos.
Este tipo de máquina se caracteriza por poseer circuitos eléctricos y magnéticos y uno de sus principales componentes es el motor eléctrico, que transforma la energía eléctrica a mecánica. Son amplias las posibilidades que brindan estas máquinas industriales eléctricas y sus rangos de potencia y versatilidad las convierten en una de las más usadas en la industria. La mayoría de los procesos productivos de la industria alimentaria funcionan a través de sistemas con motores eléctricos, como bombas, compresores y sistemas de vapor, así como también de calentamiento, enfriamiento y refrigeración, por lo que el uso energético es elevado. Además, estos tienen exigencias y aplicaciones diferentes en función de los segmentos, como el cárnico, avícola, pescado, lácteos o productos de panadería.
La mayoría de las instalaciones utilizan la electricidad suministrada por la red de abastecimiento público. Si el suministro de energía no es estable, se debe contar con generadores de emergencia. Algunas industrias disponen de instalaciones propias de cogeneración, produciendo tanto energía eléctrica como térmica y vapor. La cogeneración in situ es una buena alternativa para los procesos industriales donde el uso de energía eléctrica y térmica está equilibrado. Son sistemas que aprovechan o recuperan el calor residual de los gases de motores o generadores de energía eléctrica para la producción de vapor o agua caliente.
Las máquinas eléctricas se dividen en tres grandes grupos: los generadores, los motores y los transformadores.
· Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras que los motores transforman la energía eléctrica en mecánica haciendo girar un eje. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma de la energía pero transforman sus características.
· Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos eléctricos; habitualmente, uno de los circuitos eléctricos se llama excitación, porque al ser recorrido por una corriente eléctrica, produce la corriente necesaria para crear el flujo establecido en el conjunto de la máquina.
· Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden clasificar en rotativas y estáticas. Las máquinas rotativas están provistas de una parte giratoria y otra fija, como las dinamos, alternadores, motores. Las máquinas estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.
· En las máquinas rotativas, hay una parte fija llamada estator y una parte móvil llamada rotor. El rotor suele girar en el interior del estator. Al espacio de aire existente entre ambos se le denomina entrehierro. Los motores y generadores eléctricos son el ejemplo más simple de una máquina rotativa.
6. Mencione tres procesos tecnológicos con sus respectivas máquinas y equipos eléctricos para la industria de los alimentos.
a. Transformadores: Es una máquina eléctrica que transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin alterar la frecuencia, mediante el cambio de voltaje y corriente, y así poder aumentar o disminuir la corriente alterna cuando es necesario. En la industria alimentaria, los transformadores son utilizados para proteger y aislar los equipos eléctricos, controlando los pulsos de energía. En caso de un corto circuito, el transformador evita que la sobrecarga dañe a las cargas sensibles brindando una operación más segura de los equipos.
b. Calentadores eléctricos: Los calentadores eléctricos ayudan en todos los aspectos, desde el procesamiento de alimentos hasta la industria de servicios donde ofrecen calefacción y limpieza de espacios.
c. Motores eléctricos: La fabricación industrial de alimentos y bebidas utiliza miles de motores eléctricos a diario para cumplir con la demanda diaria. Los motores eléctricos intervienen en el transporte, calentamiento, enfriamiento, mezcla, empacado y más de un producto alimenticio.
7. Defina qué son máquinas y equipos mecánicos para la industria de los alimentos.
Las máquinas y equipos mecánicos son aquellos que se emplean en operaciones de procesamiento (sin la aplicación de calor o productos químicos) para reducir, agrandar, homogeneizar o cambiar de otro modo la forma física de la materia alimentaria sólida, semisólida y líquida.  Al alterar la forma y el tamaño de la materia alimentaria, los fabricantes pueden facilitar y aumentar la eficiencia y eficacia de los procesos posteriores, mejorar la calidad general y la comestibilidad, permitiendo la producción de una mayor variedad de productos alimenticios.
Dentro de las clasificaciones generales de procesamiento mecánico, es decir, reducción de tamaño, agrandamiento de tamaño y homogeneización, hay numerosas operaciones unitarias, como cortar, dar forma, triturar, etc.
8. Mencione tres procesos tecnológicos con sus respectivas máquinas y equipos mecánicos para la industria de los alimentos.
a. Máquina para cortar: Las máquinas de corte agilizan el proceso de preparación de alimentos y permiten un resultado uniforme, rápido y sin accidentes. Las máquinas industriales para alimentos agilizan los procesos y aumentan la precisión de corte en los alimentos, lo que significa un desperdicio mínimo de material para su operación.
b. Máquinas para calibrar (mezcladoras):Consiste en la operación de una maquinaria que combina y dispersa dos o más componentes entre sí para lograr y mantener una mezcla uniforme, y/o calibración de las cualidades funcionales o estéticas del producto alimenticio, por ejemplo, sabor o textura.
c. Molino Coloidal: Su función principal es triturar, moler y/o refinar los componentes de una mezcla húmeda, logrando como resultado una dispersión-homogenización fina, con tamaños de partículas cercanos a la micrón. Es una máquina de acero inoxidable que potencia los agentes de batido, a través de la subdivisión de las partículas. Este equipo es usado esencialmente en la elaboración de helados, mayonesa, salsas tipo kétchup, mostaza, jugos de fruta, entre otros. 
9. Cómo según su criterio se deben diseñar los procesos auxiliares en la industria de los alimentos. Justifique su respuesta. 
A la hora de diseñar los procesos de sistemas auxiliares se debe tener en cuenta las condiciones de la planta industrial. No es lo mismo el diseño de servicio auxiliar en una planta pequeña que en una planta grande. Por ejemplo: El equipo de emergencia en las plantas grandes es rentable porque el costo de la inversión adicional es equivalente al costo de la producción por un corto espacio de tiempo. Mientras que la inversión en un equipo de emergencia en una planta pequeña supone un gasto adicional que no justifica las pérdidas debidas a una parada.
Bajo criterio propio considero que el diseño de servicios auxiliares en la industria de alimentos puede ser:
1. Generación de calor: Para generar el vapor o agua caliente se utilizan calderas emplazadas en locales separados, donde también se suelen ubicar los calentadores o acumuladores de agua caliente. Las calderas utilizadas pueden ser diferentes en su diseño y construcción, pero basadas en el mismo principio de operación. El agua empleada en la alimentación de las calderas no requiere condiciones higiénicas especiales, pero es necesario que el contenido en carbonatos y sulfatos sea bajo ya que si no es así se produce la formación de incrustaciones de sales en las calderas y tuberías de distribución.
En caso que la industria necesite vapor de agua para alguna operación del proceso principal, se deberá tener en cuenta en el momento de diseñar la distribución en planta los espacios que puede necesitar esta instalación secundaria, por ejemplo una caldera.
2. Generación de frío: En las industrias alimentarias existen unos requerimientos elevados de generación de frío para multitud de operaciones; principalmente en operaciones de refrigeración, congelación y secado en condiciones controladas. Se obtiene mediante evaporadores de expansión directa. Algunas instalaciones poseen unidades de refrigeración con sistemas de recuperación de calor que toman el calor residual en forma de agua caliente. Los condensadores pueden ser de agua helada o de aire frío.
La refrigeración se puede realizar de dos formas:
· Directamente. Por expansión de un fluido refrigerante primario.
· Indirectamente. Con el uso de un refrigerante secundario.
3. Generación de energía eléctrica: La mayoría de las instalaciones utilizan la electricidad suministrada por la red de abastecimiento público. Si el suministro de energía no es estable, se debe contar con generadores de emergencia. Para fallos de la corriente eléctrica, la solución consiste en instalar equipos de emergencia que se pongan inmediatamente en funcionamiento cuando se produce el fallo. Por ejemplo, contar con transformadores.
4. Generación de aire comprimido: Se necesita aire comprimido en varios puntos del proceso de sacrificio, para el funcionamiento de las herramientas de accionamiento neumático, siendo conveniente disponer de un sistema de aire comprimido general para toda la instalación. En función de las necesidades, se dispone de uno o varios compresores, que pueden ser:
· Alternativos (de pistón).
· Rotativos (de tornillo).
Es importante efectuar un buen secado del aire comprimido y disponer de purgadores automáticos de agua en la red y en la unidad de mantenimiento de las máquinas. En caso que la industria a implantar precise del servicio de aire comprimido, implicará la necesidad de espacios para la ubicación de la maquinaria para su producción. Así por ejemplo, seguro que se necesitará un espacio para los compresores. 
5. Tratamiento del agua de proceso: Para algún proceso particular puede ser necesario tratar el agua que se va a usar, por ejemplo destilarla, desclorificarla, colorearla, etc. Todas estas operaciones necesitan de un proceso secundario el cual también hay que ubicar en la planta. Se dispondrá de agua a presión adecuada y número de tomas suficientes. Las tuberías de agua potable deben ser de material polimérico. Se hará un análisis inicial de la calidad del agua. En caso de sistemas de autoabastecimiento de agua (pozo) se instalarán cloradores y otros sistemas para asegurar la calidad del agua.
 Los distintos puntos de consumo de agua en una instalación requieren calidades específicas del agua, normalmente presentando bajos contenidos de dureza y cloro. El tratamiento necesario para producir agua de calidad depende en gran medida de su procedencia, análisis y uso. 
Las distintas opciones de deionización son:
a) Intercambiador de iones. Métodos principales: Proceso intermitente y proceso de columna. Los intercambiadores catiónicos que se usan en el tratamiento de aguas son muy ácidos, es decir, contienen grupos activos fuertemente disociados y son capaces de intercambiar todos los cationes. Las principales aplicaciones de los intercambiadores iónicos en el tratamiento de agua son: ablandecimiento, descarbonatación y desmineralización.
b) Ósmosis inversa. La desionización mediante ósmosis inversa se basa en la semipermeabilidad de ciertas membranas que permiten, bajo el efecto de la alta presión, el paso del agua, pero no el de las sales, microorganismos e impurezas orgánicas debido a su mayor tamaño. El rendimiento del permeado obtenido depende del tipo de agua de entrada. Para aguas duras el rendimiento es bajo. Del agua original se obtienen dos corrientes: Pobre en sales (permeado) y rica en sales e impurezas (concentrado).
c) Electrodiálisis. La electrodiálisis es un sistema de separación de iones que utiliza membranas selectivas y que funciona al aplicar una diferencia de potencial a ambos lados de las mismas. Los cationes y aniones del agua son atraídos hacia cada una de las membranas por la acción de un campo eléctrico generado por una corriente eléctrica directa. Un tratamiento mínimo implica: Filtrado, desinfección y almacenamiento. Dependiendo de los requisitos de calidad, puede incluir: Descalcificación, desionización y filtrado con carbón activo.
6. El almacenamiento de materiales auxiliares: Para facilitar un mayor control se tiende a centralizar el almacenamiento de las sustancias químicas en una misma zona. Esto va a estar condicionado por diversos factores:
· La necesidad de gran espacio de almacenamiento de algunas sustancias respecto a otras.
· La proximidad a los puntos de consumo.
· Las incompatibilidades químicas entre sustancias.
7. El mantenimiento de equipos e instalaciones. El mantenimiento de los equipos e instalaciones es imprescindible para asegurar el correcto funcionamiento del conjunto de la instalación. Durante las operaciones de mantenimiento se generan residuos tales como: envases, chatarras y residuos peligrosos. Las empresas deben disponer de un Plan de Mantenimiento Preventivo documentado para el desarrollo planificado de estas operaciones.
Se recomienda situar la unidad auxiliar en el mismo lado de una necesidad puntual, en caso de que la unidad auxiliar produzca algún tipo de suministro con un solo punto de consumo, o bien con un punto de consumo muy superior a los demás, es aconsejable situar esta unidad auxiliar lo más próxima posible a este punto.
En caso de varios puntos de consumos repartidos por la planta, es aconsejable situar las unidades auxiliares de producción lo más cerca posible del centro de gravedad de estosconsumos. De esta forma se ahorra material y mantenimiento en conducciones.
10. Establezca la importancia de los procesos auxiliares en el funcionamiento integral de una planta de alimentos. Indique tres ejemplos prácticos.
Los servicios auxiliares se definen como los servicios indispensables para el funcionamiento de los equipos y el proceso, estos no forman parte directa de los mismos, pero sin ellos llevar a cabo el proceso resultaría imposible. Es una de las áreas claves para mantener la operación óptima y continua de la planta. Los sistemas de servicios auxiliares se considerarán cuidadosamente en la etapa de diseño de la planta, porque desde su concepción misma se está determinando la confiabilidad y flexibilidad de la operación. 
En una moderna instalación productiva, un suministro y una distribución eficaz de los servicios auxiliares en las fases productivas y de envase puede marcar la diferencia por lo que concierne los gastos de gestión y de eficiencia de la línea. Para el correcto funcionamiento de una industria alimentaria es muy importante la existencia de plantas de servicios auxiliares siendo las más relevantes: generación de calor, de frío, de energía eléctrica, de aire comprimido, tratamiento del agua de proceso y de aguas residuales, recogida, acondicionamiento y almacenamiento de residuos, almacenamiento de productos auxiliares y mantenimiento de equipos e instalaciones.
Ejemplos:
1. Red de distribución de servicios auxiliares en la industria láctica
Este es un caso práctico de una red de distribución de servicios auxiliares en una planta procesadora de leche. La planta está conformada por áreas como lo es primeramente la recepción de leche. También existen otras áreas como las oficinas, laboratorios y baños, para los cuales se indican los servicios que se utilizan. También se añade en este caso, el procesamiento de queso para explicar cómo funciona el aire comprimido que se usa en la industria alimentaria. 
La red de distribución inicia con el transformador, cuya función es transformar el voltaje y pasarlo al medidor, del medidor la energía se transmite a un interruptor termo-magnético o como se conoce comúnmente “pastillas de luz”, esta pastilla lo que hace es interrumpir la energía al existir un corto circuito en la empresa. Si alguna vez existe algún fallo en cualquiera de los motores que hacen funcionar los equipos de la planta, interviene el transformador para evitar un daño más grave en cuestión de energía para la empresa.
El servicio del agua procedente del pozo entrará en contacto con la caldera para la generación de vapor. En el área de procesos el vapor será dirigido al intercambiador de calor, dicho vapor generado en el equipo entrará en contacto con las paredes del tanque de pasteurización para permitir el calentamiento de la leche y eliminar la carga microbiana. Para el área de servicios sanitarios también será necesario el servicio de agua caliente, su uso está enfocado en baños, regaderas, grifos o para realizar la limpieza dentro de los servicios auxiliares. 
Para el aire comprimido, se debe tener en cuenta los niveles de presión a utilizar y la calidad del aire requerido. Dentro de este proceso el aire comprimido es obtenido del compresor y llevado a través de tuberías, la primera aplicación que se tiene dentro del proceso es en depósito llamado “cuba”, este ayuda a la coagulación, corte, agitación, recalentamiento y desuerado. El aire comprimido ayuda a hacer el corte y posteriormente la agitación; la segunda parte donde se utiliza es en el desmoldado automático que consiste en la inyección de aire comprimido haciendo que el queso se deslice y se despegue del molde cayendo por gravedad a una cinta transportadora, la cual es impulsada también por aire comprimido. Otra aplicación del aire comprimido es el termo-sellado, en el cual los envases se llenan del producto y se cierran mediante la aplicación de presión y calor. Este no solamente se utiliza dentro del proceso sino también para la limpieza a presión de algunos equipos.
Dentro del plano de la empresa de esterilización de leche se encuentra la torre de enfriamiento que tiene la finalidad de enfriar el agua proveniente del intercambiador de calor. En este caso, el intercambiador de calor realizará la pasteurización, el agua que ingresa al pasteurizador del intercambiador de calor es un agua que tiene una temperatura demasiado elevada pero es un agua que no se puede desperdiciar y se puede usar nuevamente para pasteurizar la leche, pero para esto debe ser enfriada, después del intercambiador de calor esta es bombeada hacia la torre de enfriamiento en donde el agua descenderá su temperatura.
El funcionamiento de la torre de enfriamiento se da porque en la parte superior se encuentra un ventilador, dentro de la torre de enfriamiento se encuentra una serie de tubos por la cual irá pasando el agua caliente, conforme vaya pasando, el ventilador irá aumentando el aire de los tubos y conforme el agua vaya cayendo por los tubos, irá disminuyendo su temperatura. Al terminar el ciclo se obtiene un agua fría que se puede utilizar ya sea para calentar nuevamente o para la repasteurización, o en algunos casos agua fría para el proceso pero que no entra directamente en contacto con el alimento, ya que debe tener cierta pureza el agua para poder entrar en contacto con este.
El uso de vapor se puede utilizar para distintos procesos como son las reacciones químicas, cambios físicos en la leche o simplemente para poder mantener las condiciones de limpieza y esterilidad del producto. Aquí el calor se utiliza a través de las calderas y este se transportará hasta la planta procesadora de leche por un sistema de distribución de tuberías. Para la distribución se utiliza lo que es el vapor saturado, lo que quiere decir que su temperatura está relacionada con la presión de la misma. Al tener este tipo de vapor se puede controlar al regular su presión y también se regula la temperatura, para esta parte se debe contar con personal capacitado para reaccionar ante cualquier emergencia que pueda pasar. 
Al distribuir el vapor por el área de procesamiento de leche se podría realizar un proceso de otra pasteurización con la ayuda de intercambiadores de calor y aquí al residuo resultante del proceso de distribución de vapor se le puede dar nuevamente tratamiento para volver a utilizarlo al cierre de una nueva recolección y creando una cantidad adicional de caudal de vapor dentro del área, que es como un depósito isotérmico de almacenamiento de la leche en el cual se puede encontrar una mezcla de vapor con agua, un mecanismo de agitación. Con el uso de la mezcla y el agitador se puede lograr que la leche se mantenga a una temperatura constante, entonces en este aparato el consumo de vapor será directo, lo cual no devolverá el vapor al circuito de retorno.
2. Tratamiento de aguas en la industria de bebidas refrescantes
El sector industrial de alimentación y bebidas representa un consumo anual del orden del 22% del total del agua y dentro de este sector se encuentra incluido el de las bebidas refrescantes. Para conseguir estos progresos, se han optimizado las tecnologías de los equipos de proceso y servicios auxiliares, con lo que se ha incrementado su rendimiento y reducido los consumos de agua y energía (CIP, dilución de azúcar, pásters. mezcladoras, cadenas de embotellado, lavadora, etc.), y, además, se han realizado controles e inversiones en las fábricas que han permitido obtener notables mejoras y ahorros.
Los sistemas más utilizados para conseguir estos objetivos han sido básicamente los siguientes:
· Disposición de contadores de agua en los distintos puntos de consumo para una correcta evaluación y control.
· Optimización de procesos CIP en frio para reducción de consumos de agua y energía, recuperación de reactivos de limpieza y NaOH.
· Sustitución de deslizantes de cadenas de embotellado por otros menos contaminantes.
· Recirculación de algunos lavados de las plantas de tratamiento de aguas y optimización / sustituciónde sistemas de depuración.
· Recirculación de aguas de pasteurización y otros procesos de fábrica.
· Reutilización parcial de efluentes depurados para aguas de servicios.
· Racionalización de consumos de aguas de servicios y potable.
a. Pretratamiento: Dependiendo de la fuente de abastecimiento, el agua se somete a un pretratamiento más o menos complejo; así, si partimos de un agua superficial (río, pantano, lago, etc.), se deberá comenzar por separar los sólidos en suspensión y el material coloidal que habitualmente contiene.
b. Tratamiento aguas para servicios y proceso: El agua pretratada, tiene dos destinos básicos en las industrias de bebidas refrescantes: aguas para servicios y aguas para proceso. Con relación al agua de servicios, se utiliza como agua de alimentación a calderas, páster. Lavadoras, CIP, frío industrial, circuitos de refrigeración y varios. El agua debe estar descalcificada para impedir problemas de incrustaciones, lo cual ha venido realizando mediante cambiadores de cationes regenerados con NaCl. El vertido que se genera es abundante y de elevada salinidad. Otros efluentes son básicamente: las purgas de calderas, los enjuagues y lavados de los pasteurizadores, los CIPs y enjuagues de los circuitos y máquinas de fabricación y embotellados de productos, y el vertido resultante de lavado de botellas, que no se recicla en las propias lavadoras. Con relación al agua de proceso, recibe un tratamiento exhaustivo para acondicionarla a la preparación de los productos de fábrica. En esta sección, se suelen utilizar tratamientos de intercambio iónico para reducir la dureza temporal y la alcalinidad (HCO3)- del agua de aportación (descarbonatación) con resinas de tipo carboxílico alimentario.
c. Postratamiento: El agua tratada tendrá un exceso de oxidante (normalmente Cl2), que deberá ser eliminado antes de llegar a Producción, pero además también pueden existir residuos, como restos poliméricos o monómeros de las resinas de intercambio iónico, o algún tipo de micro contaminante que no ha podido ser separado por el tratamiento con membranas semipermeables. En el proceso productivo se utilizan distintos tipos de envases para la comercialización de las bebidas refrescantes, como son las botellas, El PET y las latas. Es frecuente utilizar una misma línea de embotellado para distintos productos, por lo que deberá eliminarse por enjuague cualquier vestigio de la fabricación anterior, con el correspondiente consumo de agua tratada y generación de efluentes contaminados.
Los vertidos que no se recuperan se envían a una planta de tratamiento de efluentes que los depurará para alcanzar los límites que se exigen por la Ley de Aguas en el punto de vertido, según se trate de un dominio público (río, pantano, etc.) o bien de un colector que los lleve a una depuradora general. Una parte de efluentes recuperados, junto a otros como el rechazo de los tratamientos con membranas (OI/NF), que implican una elevada concentración de sales, pero poca concentración orgánica y de SS, pueden reutilizarse como aguas de servicios auxiliares, y a ellos se suelen adicionar los efluentes del lavado final de los descalcificadores y descarbonatadores. El agua resultante de la mezcla puede tener una calidad apta para los primeros lavados de los filtros, o los de las botellas retornables, así como destinos poco exigentes en fábrica como la limpieza y baldeos o la jardinería, la red contraincendios, o los circuitos de refrigeración y frío.
Los vertidos no aprovechables o en exceso se enviarían a la estación depuradora de aguas residuales, junto con los drenajes y concentrados y los vertidos de proceso, que suelen contener una elevada carga contaminante. En este sentido, las fábricas acostumbran a enviar sus productos caducados o defectuosos a tratadores externos. Los vertidos que se evacúan de la depuradora deberán estar acondicionados según se ha indicado en puntos anteriores, y en muchos casos se podrán utilizar como aguas de riego o para inyectar en los acuíferos y humedales. Los fangos generados en el tratamiento biológico se conducen a un espesador, de ahí a un secado mecánico y una vez secos, a un vertedero autorizado. Las purgas de calderas se pueden aprovechar para generar vapor de baja presión en los denominados balones de expansión, o para aprovechar su energía en cambiadores de calor.
3. Servicios auxiliares en la producción de cerveza
En la producción de cerveza se pueden observar servicios auxiliares como:
· Generación de vapor mediante uso controlado de combustibles fósiles en las calderas.
· Generación de electricidad logradas por un tercer proveedor energético.
· El biogás de las plantas de tratamiento es utilizado en las calderas para sustituir parcialmente el consumo de combustibles fósiles.
· Se aplica el tratamiento del agua. Entre el 85% y 92% de la cerveza es agua que debe purificarse. Se aplica lavado de máquina, limpieza de depósitos de envasado, cocimiento y enfriamiento, limpieza de vehículos y el saneamiento.
· Se usa el aire comprimido para la germinación de la malta.
· Se usa el proceso de refrigeración teniendo el amoniaco como refrigerante industrial, hidroclorofluorcarbonados, hidrofluorocarbonados, y para aclimatar las oficinas.
CONCLUSIÓN
La industria de alimentos para la elaboración de sus productos hace uso de máquinas y equipos que ayuden a optimizar el proceso y la producción. Estas máquinas y equipos se encuentran clasificadas de la siguiente manera:
· Máquinas y equipos térmicos: Son dispositivos que trabajan de forma continua para producir trabajo mientras se le da y cede calor. Estas máquinas emplean los cambios de temperatura para lograr transformar los fluidos en energía cinética (evaporadores, calderas, pasteurizadores).
· Máquinas y equipos neumáticos: Son máquinas que usan el aire comprimido como modo de transmisión de la energía que se necesita para mover y hacer funcionar mecanismos (Bombas neumáticas, transporte neumático, soplado de botellas PET).
· Máquinas y equipos eléctricos: Es un tipo de máquina que se caracteriza por poseer circuitos eléctricos y magnéticos teniendo como principal componente al motor eléctrico, que transforma la energía eléctrica a mecánica (generadores, motores y transformadores).
· Máquinas y equipos mecánicos: Son aquellos que se emplean en operaciones de procesamiento sin la aplicación de calor o productos químicos (máquinas para cortar, máquinas para calibrar, molino coloidal, entre otros).
Para el funcionamiento de los equipos y el proceso son necesarios los procesos auxiliares, que aunque no forman parte directa de los mismos, resulta imposible realizar el trabajo sin ellos. Estos procesos o servicios auxiliares son considerados en la etapa de diseño de la planta porque ayuda a determinar la confiabilidad y flexibilidad de la operación. Dentro de los principales procesos auxiliares en la industria de alimentos están: la generación de calor, la generación de frío, la generación de energía eléctrica, la generación de aire comprimido, el tratamiento del agua de proceso, el almacenamiento de materiales auxiliares y el mantenimiento de equipos e instalaciones. Todos estos procesos auxiliares son de vital importancia para el correcto funcionamiento de la industria alimentaria.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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