Puesta en marcha y elaboración de un protocolo de funcionamiento de un esterilizador de superficie raspada para productos viscosos

FACULTAD DE CIENCIAS MÁSTER en INNOVACIÓN en NUTRICIÓN, SEGURIDAD y TECNOLOGÍAS ALIMENTARIAS D. Andrés Eduardo Marín De Jesús PUESTA EN MARCHA Y ELABORACIÓN DE UN PROTOCOLO DE FUNCIONAMIENTO DE UN ESTERILIZADOR DE SUPERFICIE RASPADA PARA PRODUCTOS VISCOSOS Trabajo Fin de Máster Junio 2021 2 Dedicatoria y agradecimientos Al grupo de trabajo del Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarias (APLTA) Al programa de Becas Honduras 20/20 A mis tutores Luis Aldeanueva Potel y Ángel Cobos García Para mis padres; David Marín y Mariana De Jesús Mis hermanos; José Ricardo, Juan Carlos y David Fernando A mi novia: Magaly Miranda 3 ÍNDICE RESUMEN......................................................................................................................................4 ABSTRACT ....................................................................................................................................5 RESUMO ........................................................................................................................................6 1. INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................7 1.1. Conservación de alimentos ............................................................................................................... 8 1.2. Esterilización térmica ......................................................................................................................... 9 1.3. Reología de alimentos ...................................................................................................................... 12 1.4. Esterilizador de superficie raspada ................................................................................................... 16 1.5. Transferencia de calor ...................................................................................................................... 20 2. OBJETIVOS .............................................................................................................................22 3. MATERIALES Y METODOS ...............................................................................................23 3.1. Ubicación ......................................................................................................................................... 23 3.2. Diseño experimental ........................................................................................................................ 23 3.3. Materiales y equipos utilizados ........................................................................................................ 23 3.4. Desarollo de protocolo de funcionamiento ...................................................................................... 24 3.5. Pruebas preliminares ........................................................................................................................ 25 3.5.1. Viscosidad pruebas preliminares .............................................................................................. 25 3.6. Pruebas en esterilizador de fluidos viscosos .................................................................................... 25 3.6.1. Viscosidad pruebas en esterilizador de fluidos viscosos........................................................... 26 3.7. Coeficiente global de transmisión de calor ...................................................................................... 26 3.8. Eficiencia térmica de intercambiador de calor ...........................................................................28 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .............................................................................................29 4.1. Desarrollo de protocolo de funcionamiento ..................................................................................... 29 4.2. Pruebas preliminares ....................................................................................................................... 38 4.3. Viscosidad pruebas en esterilizador de fluidos viscosos .................................................................. 39 4.4. Coeficiente de transmisión de calor ................................................................................................. 41 4.5. Eficiencia térmica de intercambiador de calor ................................................................................. 48 5. CONCLUSIONES....................................................................................................................49 6. RECOMENDACIONES..........................................................................................................50 7. BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................................51 4 RESUMEN Título: Puesta en marcha y elaboración de un protocolo de funcionamiento de un esterilizador de superficie raspada para productos viscosos. La esterilización como método de inactivación de microorganismos es una de las técnicas más eficientes para el almacenamiento de alimentos. La esterilización de fluidos viscosos tales como aderezos, jaleas, o mantequillas sin alterar sus propiedades fisicoquímicas y sensoriales es un reto para la industria de alimentos siendo la tecnología de Intercambio de Calor por Superficie Raspada (ICSR) la más eficiente. Ésta consta de un cilindro acorazado que suministra agua caliente o fría por el exterior e internamente y a contracorriente el producto, en la parte central se sitúa una cuchilla giratoria que facilita el flujo y remueve el producto de las paredes asegurando una transferencia de calor uniforme. Este trabajo se centra en la elaboración de un protocolo de funcionamiento de un esterilizador de superficie raspada para productos viscosos y evaluación de utilidad. Se realizaron cuatro soluciones con diferentes porcentajes de almidón PolarTex 06716 de Cargill® y agua osmotizada, 4,5, 5,5, 6,5 y 7,5%. Las muestras se sometieron a un proceso de esterilización a un caudal de 200 L/h, 4 bar, 60 segundos de mantenimiento, 16 Hz de cizalla y a temperaturas de 47 ± 2, 80 ± 2, 140 ± 2 y 83 ± 2 °C en los Intercambiadores Contherm 4, 3, 2 y 1respectivamente. Se realizó un análisis de viscosidad y un cálculo de transferencia de calor. El comportamiento reológico, específicamente la viscosidad aparente contra la cizalla, fue influenciado por la temperatura y la transferencia de calor se vio afectada por la dirección de flujo y diseño del intercambiador. Palabras clave: viscosidad, almidón, reología, transferencia de calor, cizalla. 5 ABSTRACT Title: Start-up and preparation of an operating protocol for a scraped surface sterilizer for viscous products. Sterilization as a method of inactivation of microorganisms is one of the most efficient techniques for food storage. The sterilization of viscous fluids such as dressings, jellies, or butters without altering their physicochemical and sensory properties is a challenge for the food industry, being the Scraped Surface Heat Exchange (SSHE) technology the most efficient. This consists of an armored cylinder that supplies hot or cold water externally and internally and the product at countercurrent, in the central part there is a rotating blade that facilitates the flow and removes the product from the walls ensuring a uniform heat transfer. This work focuses on the development of an operating protocol for a scraped surface sterilizer for viscous products and its utility evaluation. Four solutions were made with different percentages of Cargill® PolarTex 06716 starch and osmotized water, 4.5, 5.5, 6.5 and 7.5%. The samples were subjected to a sterilization process at a flow rate of 200 L / h, 4 bar, 60 seconds hold, 16 Hz shear and at temperatures of 47 ± 2, 80 ± 2, 140 ± 2 and 83 ± 2 ° C. in Contherm Exchangers 4, 3, 2 and 1 respectively. Viscosity analysis and heat transfer calculation were performed. The rheological behavior, specifically the apparent viscosity against shear, was influenced by temperature and heat transfer was affected by the flow direction and design of the exchanger. Key Words: viscosity, starch, rheology, heat transfer, shear 6 RESUMO Título: Posta en marcha e elaboración dun protocolo de funcionamiento dun esterilizador de superficie raspada para produtos viscosos. A esterilización como método de inactivación de microorganismos é unha das técnicas máis eficientes para o almacenamento de alimentos. A esterilización de fluídos viscosos como apósitos, xeleas ou manteigas sen alterar as súas propiedades fisicoquímicas e sensoriais é un desafío para a industria alimentaria, sendo a tecnoloxía Intercambio de Calor por Superficie Raspada (ICSR) a máis eficiente. Este consiste nun cilindro blindado que subministra auga quente ou fría externamente e internamente e a contracorrente do produto, na parte central hai unha folla xiratoria que facilita o fluxo e elimina o produto das paredes asegurando unha transferencia de calor uniforme. Este traballo céntrase no desenvolvemento dun protocolo operativo para un esterilizador de superficie raspada para produtos viscosos e na súa avaliación da utilidade. Fixéronse catro solucións con diferentes porcentaxes de amidón Cargill® PolarTex 06716 e auga osmotizada, 4,5, 5,5, 6,5 e 7,5%. As mostras sometéronse a un proceso de esterilización a un caudal de 200 L / h, 4 bar, 60 segundos de retención, 16 Hz de corte e a temperaturas de 47 ± 2, 80 ± 2, 140 ± 2 e 83 ± 2 ° C. en Intercambiadores 4, 3, 2 e 1 respectivamente. Realizouse a análise da viscosidade e o cálculo da transferencia de calor. O comportamento reolóxico, especificamente a viscosidade aparente contra o cisallamento, estivo influído pola temperatura e a transferencia de calor viuse afectada pola dirección do fluxo e o deseño do intercambiador. Palabras clave: viscosidade, amidón, reoloxía, transferencia de calor, cisallamento. 7 1. INTRODUCCIÓN La ciencia y tecnología de los alimentos ha progresado de la caza y recolección de alimentos a un sistema multidisciplinario enfocado en la producción masiva de materia prima, procesamiento industrial de alimentos y servicios de alimentación y restauración, todos estos a diferentes niveles de objetividad productiva, complejidad sensorial, viabilidad económica, perfil nutricional, accesibilidad, funcionalidad, conveniencia, diversidad y aplicabilidad científica y tecnológica. La progresión de la industria a estos niveles ha sido impulsada por la evolución social y cultural de la raza humana y la resolución de problemas específicos como la liberación de la búsqueda y recolección de alimentos para las personas y la necesidad de una nutrición adecuada mediante un suministro constante de alimentos durante todo el año (Floros et al. 2010). Tomando en cuenta todas las necesidades sociales citadas, es imprescindible, sin importar al nivel en que la industria se encuentre, el cumplimiento de la seguridad alimentaria en todos y cada uno de los eslabones de la cadena alimentaria. Los diferentes países participantes en la Cumbre Mundial de la Alimentación (1996) definieron que: “Existe seguridad alimentaria cuando todas las personas tienen en todo momento acceso físico, social y económico a suficientes alimentos inocuos y nutritivos para satisfacer sus necesidades alimenticias y sus preferencias en cuanto a los alimentos a fin de llevar una vida activa y sana” (FAO 1996). El elemento más importante dentro de los principios de la seguridad alimentaria es la inocuidad de los alimentos ya que sin este no puede existir la seguridad alimentaria (FAO y OMS 2019). Se entiende con inocuidad alimentaria la garantía de que un alimento no causará daño al consumidor cuando el mismo sea preparado o ingerido de acuerdo con el uso a que se destine (OMS 2007). La inocuidad alimentaria se consigue y mantiene mediante una serie de principios básicos como son la limpieza del personal, alimentos y espacios de trabajo, uso de agua y materias primas seguras, manejo apropiado de la materia prima y la conservación continua de los alimentos. 8 1.1. Conservación de alimentos La creciente industria alimentaria no es solo una ventaja para la generación masiva de alimentos, resulta también un reto para las entidades responsables del control, regulación, monitoreo y aseguramiento del cumplimiento de medidas sanitarias y fitosanitarias. El Acuerdo Sobre la Aplicación de Medidas Sanitarias y Fitosanitarias autoriza a los países a establecer sus propias normas a favor de la inocuidad de alimentos preservación de vegetales y salud de los animales. Siempre y cuando estas reglamentaciones estén fundamentadas con principios científicos y, además, que sólo se apliquen en la medida necesaria para proteger la salud y la vida de las personas y de los animales. (OMC 1995). El seguimiento de este acuerdo junto a la generación de entidades y organizaciones calificadas que establezcan reglamentos específicos a distintas áreas de interés para la industria alimentaria, es primordial para el cumplir el objetivo de brindar una alimentación inocua a los habitantes; de un país, de un continente y del mundo. Las necesidades básicas de la alimentación han pasado de solo ser una necesidad básica que cumple un requerimiento dietético y energético para convertirse en una rama mercantil que complace los gustos y preferencias de diferentes mercados. Los consumidores son los encargados de exigir y determinar los cambios en las nuevas tendencias de alimentación y la industria debe progresar y adaptarse de acuerdo a estas nuevas tendencias. En los últimos años los consumidores demandan alimentos de buena calidad, fáciles de preparar, seguros, naturales, mínimamente procesados y con una vida anaquel más larga (Laranjo et al. 2017). La conservación de alimentos es importante para prevenir el crecimiento de microorganismos alterantes y patógenos, como las bacterias, levaduras, hongos y mohos, responsables del deterioro del 20% de los alimentos producidos a nivel mundial (Rodríguez Sauceda 2011). Así mismo, la conservación de alimentos ayuda a ralentizar las reacciones químicas y bioquímicas para alargar el tiempo de vida útil. Existen diferentes métodos empleados para la conservación de alimentos, cada uno de estos con una variable gama de tecnologías. Entre ellos están: conservación a baja temperatura mediante refrigeración, congelación y ultra congelación (Pan et al. 2019), aplicación de radiaciones ionizantes, rayos X, rayos gamma y rayos beta (Beier 2004; Pillai 2004), y radiaciones no ionizantes de pulsos de luz ultravioleta y microondas (Hayes et al. 2012), reducción de la actividad de agua, deshidratación, cristalización y adición de solutos, empleo de aditivos alimentarios, 9 agentes antipardeantes, antioxidantes y antimicrobianos, métodos derivados del empleo de microorganismos o de la actividad microbiana, fermentación, cultivos iniciadores y microorganismos, protectores (flora competitiva), bacteriocinas y antibióticos (Erkmen y Bozoglu 2016), tecnologías de envasado enfocadas en, atmósferas modificadas y controladas, envasado aséptico, materiales activos y envases comestibles (Athanassiou 2020), métodos de procesado no térmico, altas presiones, pulsos eléctricos, pulsos magnéticos oscilantes y ultrasonido, y métodos de procesado térmico, pasteurización y esterilización (Pathania et al. 2020). 1.2. Esterilización térmica La esterilización como método de inactivación de microorganismos se ha convertido en una de las técnicas más eficientes (Qui et al. 2020). más antiguas y económicamente rentable para el almacenamiento de alimentos. El objetivo de la esterilización consiste en la destrucción total de todos los microorganismos incluyendo esporas, virus y priones, sin embargo, la esterilización absoluta en alimentos no existe, es por esto que para la ciencia y tecnología de los alimentos se maneja el termino, esterilización comercial. La esterilización comercial de productos procesados térmicamente se define como la aplicación de calor que libera al alimento de microorganismos capaces de reproducirse en el alimento en condiciones normales de almacenamiento y distribución sin refrigeración; y microorganismos viables (incluidas las esporas) de importancia para la salud pública (US-FDA 2021). La esterilización térmica utiliza la fragilidad térmica de un microorganismo para prevenir su crecimiento. El control técnico que tiene el proceso permite adaptarse una variada aplicación a distintos tipos de alimentos de acuerdo a su estado físico, pH, resistencia térmica, tipo y forma de empaque (Sun 2021). Para la determinación del tiempo y temperatura de un proceso de esterilización térmica se tiene que tomar en cuenta la cinética de inactivación térmica (resistencia al calor) del microorganismo objetivo, así como su sensibilidad al oxígeno, pH y temperatura (Teixeira 2004). Como tal, la esterilización térmica busca alcanzar la temperatura deseada en la Zona Más Lenta de Calentamiento (ZMLC) que es el centro del alimento en cuestión. Las aplicaciones de estas altas temperaturas tienden a degradar las características nutricionales y 16 1.4. Esterilizador de superficie raspada El Esterilizador de Superficie Raspada se presta a múltiples alimentos de diferente fluidez e incluso aquellos que puedan sufrir cristalización y/o un cambio de fase (Alfa Laval 2009). Dentro del proceso la viscosidad de un líquido aumenta con la adición de partículas esféricas rígidas debido al aumento de la fricción entre la partícula y las capas líquidas, lo que provoca una mayor disipación de energía (Belton 2007). Como se mencionó previamente, la reología es una ciencia busca describir las deformaciones que sufren los fluidos a través de un modelo matemático, el cual permite explicar la capacidad de fluir de un alimento y la deformación que sufre al aplicársele presión (Chhabra 2020). Con esta información podemos definir la velocidad y tiempo para que un fluido fluya desde un punto “A” a un punto “B” dependiendo de si este es newtoniano o no newtoniano, el cual puede ser identificado a través de un viscosímetro (Regalado y Ramos 2009). La base para esterilizar los alimentos en este proceso es a través de transferencia de calor, que se define como la capacidad de transferir energía cinética de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura (Çengel y Perez 2004). Por ejemplo, al sumergir un alimento en un medio caliente su temperatura aumenta rápidamente y el agua que contiene se elimina en forma de vapor, por lo que su superficie empieza a deshidratarse, formando una corteza y evaporando el interior del producto (Moriera et al. 1999). “Las velocidades de transferencia de calor al alimento dependen de la diferencia de temperaturas entre éste y el fluido y del coeficiente de conductancia térmica superficial” (Alvis et al. 2009). Las características que adquiera cualquier alimento que se someta a conservación por calor están íntimamente relacionadas con las propiedades fisicoquímicas y funcionales de los constituyentes de estos mismos, así como las variables de operación que se aplican en las diferentes etapas del proceso (Moriera et al. 1999). El diseño del ICSR consta de un cilindro acorazado que suministra agua caliente o fría por el exterior e internamente y a contracorriente el producto, en la parte central se sitúa una cuchilla giratoria que facilita el flujo y remueve el producto de las paredes asegurando una transferencia de calor uniforme. El equipo puede presentar diferentes diseños geométricos y se pueden implementar soluciones innovadoras para operar en condiciones específicas o para mejorar características seleccionadas del intercambiador, como el coeficiente de transferencia de calor o el consumo de 17 energía (D’Addio et al. 2013). Para crear un diseño eficiente es necesario considerar todos los factores técnicos que constituyen y afectaran al sistema de transmisión de calor: el caudal que puede tener tanto el producto como el fluido, la presión con la que se distribuyen los fluidos dentro del proceso, las propiedades físicas de ambos fluidos, como ser la densidad, solidos solubles, calor especifico y viscosidad, dirección de flujo del medio versus producto (estos pueden ser de tipo paralelo o a contracorriente), características de la pared de intercambio, material, grosor, porosidad y tamaño. Expuestos estos puntos, se empleará el uso de un Esterilizador de Superficie Raspada (SSHE por sus siglas en inglés) o Intercambiador de Calor de Superficie Raspada (ICSR), cuya función es mejorar la transferencia de calor en los fluidos altamente viscosos a través por efecto del constante raspado y mezcla del fluido causado por un rotor cilíndrico (Lakhdar et al. 2005). Por la naturaleza de los fluidos altamente viscosos, estos tienden a ocasionar fallos y problemas de limpieza en las máquinas. Sin embargo, aquí es donde las aspas giratorias juegan su papel ya que estas evitan que los fluidos viscosos se peguen y ocasionen los problemas previamente mencionados mientras simultáneamente agilizan el proceso de transferencia de calor (Dumont et al. 2000). En cuanto al por qué utilizar esta metodología para esterilización de fluidos yace en que provee un constante flujo de proceso, tanto en mantener la temperatura de esterilización deseada como evitar un cuello de botella en la producción, a pesar de ser sometido a productos con diferentes viscosidades (Alfa Laval 2009). 18 Figura 5. Esquema de intercambiador de calor de superficie raspada (Alfa Laval 2009). El principio de trabajo del equipo es la esterilización del producto mientras se mantiene intacto el aspecto aséptico de este mismo. Para lograr esto, primero se somete a una pre-esterilización en la cual se circula agua caliente de con una presión de 4 bar durante 30 minutos en toda la máquina 19 hasta llegar a una temperatura de 120°C. Posterior a la pre-esterilización, el equipo se condiciona de acuerdo a las consignas de producción prestablecidas de acuerdo al producto y a las características esperadas, tomando en cuenta las temperaturas de salida del agua caliente, caudal y presión de las bombas, velocidad de las aspas giratorias de los contherms y consignas de llenado y vaciado del tanque, este proceso se denomina puesta en régimen. Al haber realizado la puesta en régimen, la máquina se procede a llenar con el producto deseado y se comienza el proceso de esterilización indirecta a través del vapor producido, el cual logra esto ya que el producto se mantiene en un “tubo de retención” por el tiempo que sea necesario para alcanzar la temperatura deseada según los parámetros que se estipulen (Tetra pack 2006). Luego, el producto procede a regular su temperatura en los intercambiadores internos de calor “Contherm” del equipo para concluir el proceso. Por último, es necesario que la maquina se someta a una limpieza In-Situ (CIP por sus siglas en inglés) con cloro, ácidos y/o detergentes que dependerán del producto que haya sido procesado (Lakhdar et al. 2005). El intercambiador de calor de superficie raspada fue creado como una solución para distintos problemas en la industria química, cosmética, farmacéutica, médica y alimenticia. El ICSR es el intercambiador de calor más adecuado para manipular productos de alta viscosidad y sensibles al calor, que tienden a formar espuma y ensuciar la superficie de transferencia de calor (Boccardi et al. 2010; Devaraju et al. 2013). Los problemas mencionados anteriormente en los productos correspondientes a cada industria suelen ser, transferencia de calor no uniforme, creación de capas solidas o costras, texturas desiguales entre productos de un mismo lote, desestabilización química, corta vida útil o daño sensorial en artículos particulados. El uso de un equipo que no está desarrollado para procesar fluidos de alta viscosidad puede reducir la eficiencia de este mismo Existe una variada gama de productos dentro de la industria alimenticia a los que la tecnología desarrollada por este equipo está enfocada. Como se mencionó anteriormente el enfoque principal del ISCR se centra en productos viscosos tales como; aderezos, cremas de cacao o chocolate, mantequillas de maní u otros frutos secos, rellenos de fruta para repostería, productos batidos o aireados, masas para pan o galletas, carne deshuesada mecánicamente, gelatinas o alimentos para bebe. También este equipo atiende las necesidades de productos sensibles al calor como ser, productos a base de huevos líquidos y revueltos, emulsiones de carne, purés de frutas, quesos cremosos o proteínas de suero. De igual forma se cuenta con productos particulados como son; 20 jaleas y conservas de frutas, yogurts con frutas, sopas listas para comer, purés de carnes o alimentos para mascotas. Otro tipo de producto objetivo es el determinado “pegajoso” o “pegadizo” así como; quesos procesados, caramelo, mezclas o pastas para confitería, gomas y chicles. Como ultima mención se considera a los alimentos susceptibles a la cristalización o a cambios de fase; miel, glaseados, concentrados de azúcar, cremas para untar, caldo de gelatina, cremas para galletas margarinas, ácidos grasos, mantecas de origen vegetal y animal, 1.5. Transferencia de Calor Independientemente del tipo de fluido en cuestión, estos tienen diferentes coeficientes de transferencia de calor, específicamente por convección. Agregando, los fluidos que se exponen en el estudio tienden a ser bastante viscosos, por lo que los efectos de dicha convección no son notorios y no aportan suficiente calor como para tener influencia en la inocuidad del alimento (Bandala-Rocha et al. 2005). Dado este caso, es necesario implementar el principio de la esterilización para fluidos viscosos el cual no es diferente a la esterilización convencional, con la excepción del diseño de aspas giratorias que raspan las paredes de la tubería evitando que estos fluidos se queden pegados a los laterales por efecto del mismo calor en el esterilizador. (Figura 6) Para comprender en su mayor extensión el funcionamiento del equipo se deben de tener claras las variables que condicionan la transferencia de calor en este tipo de modelo de intercambiador. La transferencia de calor de una sustancia a otra, estas tienen que ser distintas, tomando en cuenta que el calor fluye del producto más caliente hacia el menos caliente. El flujo de calor aumenta su velocidad cuando la diferencia de estas dos sustancias es mayor, hasta que se reducen y llegan a un equilibrio térmico, igualando ambas temperaturas (Bylund et al. 1996). Existen tres tipos de transferencia de calor; conducción, convección y radiación. La conducción es un mecanismo a nivel molecular por el cual la energía térmica se mueve mediante la materia sólida. Debido a que las moléculas a mayor temperatura tienen mayor energía, estas la transmiten por interacción con las moléculas vecinas que están a un nivel energético más bajo. La convección es el movimiento de energía térmica de un flujo a una superficie o viceversa, creada por el mismo flujo del fluido. Por último, la radiación es la transferencia directa de energía térmica de un objeto a otro mediante 21 ondas electromagnéticas sin crear contacto molecular directo o medio de transferencia. (Marks 2009). Para reflejar la eficacia del intercambio de calor entre dos fluidos separados por una superficie, se utiliza el coeficiente Global de transmisión de Calor (U), que viene definido según la siguiente expresión: 𝑄 = 𝑈 × 𝐴 × ∆𝑡 Este factor U indica la cantidad de calor que pasa por hora a través de 1 m2 de superficie de intercambio por cada 1 ºC de diferencia de temperaturas. Se trata de aumentar al máximo ese valor. Por otra parte, el calor cedido por el agua caliente debe ser casi igual al calor absorbido por el producto. Este valor se calcula con la siguiente fórmula 𝑄 = 𝑉 × 𝐶𝑒 × ∆𝑡 𝐶𝑒: calor especifico del agua que es 1 𝑉: caudal que circula ∆𝑡: diferencia de temperatura entre entrada y salida. 22 2. OBJETIVOS  Desarrollar un manual funcional y fácil de comprender donde se establezca el protocolo de funcionamiento, componentes principales y esquemas del esterilizador para productos viscosos del Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarias.  Determinar los cambios de viscosidad que presenta una mezcla de almidón con agua a diferentes concentraciones al ser esterilizado por el esterilizador de fluidos viscosos.  Medir la eficiencia de los intercambiadores de calor de superficie raspada mediante el cálculo de la transferencia de calor y el coeficiente global de transmisión de calor que generan los intercambiadores de calor de superficie raspada utilizando diferentes parámetros de caudal y velocidad de las aspas giratorias. 23 3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1. Ubicación. Los tratamientos fueron realizados en el Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarías (APLTA) siendo esta parte de la Universidade de Santiago de Compostela (USC) ubicada en LA ciudad de Lugo, Lugo, España. 3.2. Diseño experimental. Para las pruebas preliminares se realizó un solo ensayo y tres mediciones por cada resultado de viscosidad, siendo un total de nueve mediciones. Para las pruebas de viscosidad realizadas en el esterilizador de fluidos viscosos se realizaron tres repeticiones de cada tratamiento y 3 mediciones por repetición, siendo un total de nueve mediciones por tratamiento y 36 mediciones en total. Para el cálculo de coeficiente global de transmisión se realizaron 3 tratamientos, el primero y el segundo con tres mediciones por intercambiador en los intercambiadores 4, 3 y 2 a lo largo del proceso y el tercer tratamiento con tres mediciones en el intercambiador número dos. Para un total de 21 mediciones. 3.3. Materiales y equipos utilizados.  Almidón de maíz PolarTex 06716 de Cargill  Agua Osmotizada  Termomix® TM6 - Vorwerk  Viscosímetro marca Brookfield Model ∆V-11+  Spindle 91 para viscosímetro  Spindle TA (S91) para viscosímetro  Spindle 60 para viscosímetro  Beaker de vidrio de 500 ml  Esterilizador para productos viscosos 24 El Esterilizador para productos viscosos es un equipo diseñado y construido por el personal del aula utilizando cuatro ICSR (Intercambiador de Calor de Superficie Rascada) marca Contherm ® diseñados por Alfa Laval, más otros componentes y equipos industriales de diferentes marcas y modelos. El equipo tiene como punto de acceso un tanque aséptico de 100 litros de capacidad más la accesibilidad directa de producto de otras áreas del aula mediante tuberías de acero inoxidable. Para la circulación del producto y fluidos de calentamiento o enfriamiento dentro y fuera del equipo, este cuenta con tres bombas, una helicoidal, una centrifuga y otra helicoidal. Para poder gestionar esta circulación el equipo consta de cuatro puntos de conexión múltiple denominados “Multivías”, estos puntos son de gestión manual y sirven para direccionar el producto según las especificaciones y propósitos que se deseen. Complementarios a los multivías el equipo cuenta con 25 válvulas manuales y automáticas que permiten o limitan el flujo del producto y otros fluidos de interés. Como componente principal, este equipo tiene cuatro ICSR, dos para calentar el producto y dos para enfriarlo. También cuenta con tres placas intercambiadoras, dos que calientan el agua que va hacia los ICSR de calentamiento y una al final de línea que enfría el producto que se dirige a la sección final del proceso de producto terminado. Entre la sección de calentamiento y enfriamiento el equipo cuenta con una etapa de mantenimiento definida a partir de secciones de tubería en relación al tiempo de esterilización. 3.4. Desarrollo de protocolo de funcionamiento. Se realizó un protocolo de funcionamiento o manual de uso enfocado en facilitar la manipulación y puesta en marcha del esterilizador de fluidos viscosos, este fue desarrollado de manera resumida conformado por una breve descripción del equipo, tabla de componentes principales, representación gráfica de los multivías, descripción del flujo de proceso y plano de esterilizador, para esto se realizaron distintas pruebas con el esterilizador para determinar un protocolo correcto y seleccionar pasos del proceso, calificándoles como necesarios o no. Se realizó también una revisión de los componentes para revisar su correcta manipulación, y una revisión bibliográfica de los manuales y fichas técnicas ya existentes en el Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarias. 25 3.5. Pruebas preliminares. Se realizó una prueba preliminar utilizando tres soluciones de 2 kg cada una, con tres diferentes porcentajes de almidón de maíz, 3, 4 y 5%, mezclado con agua osmotizada. Para simular el proceso de intercambio en superficie raspada se utilizó la Termomix®, se introdujo la mezcla y se llevó a 92 °C, al llegar a esta temperatura se sometió por un minuto a velocidad tres, de acuerdo a las especificaciones técnicas del equipo esta velocidad es igual a 8,3 Hz (Vorwerk 2018). Cuadro 1. Descripción de muestras Muestra Porcentaje de almidón Muestra 1 3% de almidón (60 g) Muestra 2 4% de almidón (80g) Muestra 3 5% de almidón (100 g) 3.5.1. Viscosidad pruebas preliminares. El análisis de viscosidad en las pruebas preliminares se realizó utilizando un viscosímetro Brookfield con Spindle 91 a 60 rpm y Spindle 2 a 60rpm. Las muestras se analizaron previo al tratamiento térmico a una temperatura de 20 °C y después de este a dos diferentes temperaturas, 90º C y a 30 °C enfriando la solución a baño maría en baño de salmuera helada. 3.6. Pruebas en esterilizador para productos viscosos. Se realizaron 4 soluciones de 200 kg, cada una con diferentes porcentajes de almidón de maíz, 4,5, 5,5, 6,5 y 7,5%, mezclado con agua osmotizada, previo al día del ensayo y se almacenó en un cuarto frio a 4 ° C. Previo a el ensayo las muestras se sacaron del cuarto frio y se dejaron aclimatar a temperatura ambiente. El proceso se realizó en el esterilizador de fluidos viscosos de acuerdo al protocolo de funcionamiento mencionado en el manual. Las muestras se administraron de menor a mayor porcentaje de solución, realizando un aclarado entre tratamiento. Se utilizaron los parámetros de operación mencionados en el cuadro 3. 32 120 segundos 180 segundos 240 segundos *tomando en cuenta 30 segundos que tarda el producto en la entada y salida de mantenimiento Conexiones para limpieza CIP - 1 con 2, 3 con 4, 5 con 6 y 7 con 8 - solo el tiempo de mantenimiento utilizado MV-3 1) De Contherm 3 2) A Contherm 2 3) A mantenimiento 4) De mantenimiento 5) CIP 6) CIP Conexiones para limpieza CIP 1 con 2, 3 con 5 y 4 con 6 Conexiones para esterilización 1 con 3 y 2 con 4 33 MV-4 1) Contherm 1 2) CIP 3) CIP 4) A placa intercambiadora/Tanque Conexiones para limpieza CIP 1 con 3 y 2 con 4 Conexiones para esterilización 1 con 4 Flujo de Proceso Arranque del Equipo Producción Puesta en Régimen Esterilización del Equipo Limpieza Inicio Fin 34 Descripción del Flujo de Proceso Arranque del Equipo Activar electricidad en caja de conexiones y pulsar botón de rearme situados en la caja de conexiones (EQ 002). Introducir usuario y contraseña en la pantalla de control. Revisar que los multivías MV-1, MV-3 y MV-4 estén conectados en posición de esterilización y que el multivías MV-2 esté conectado de acuerdo al tiempo de mantenimiento deseado. Abrir válvulas de alimentación de vapor V012 y agua de red V029 situadas en la parte superior del equipo y de salida de condensados del Contherm 3 (V019) y Contherm 4 (V018). Abrir válvula V035 de entrada de agua al tanque de llenado. Abrir válvulas que salen del tanque de llenado a las bombas de alimentación V044 y V071. Abrir válvulas de purga de vapor V006 y V004. Cerrar válvula V037 que conecta de CIP a mantenimiento. Abrir válvula V007 previa al intercambiador de placas. Cerrar válvulas de entrada de agua en Contherm 2 (V021) y de agua fría en Contherm 1 (V048). Proceder con el llenado con agua de los intercambiadores. Llenado Encender la bomba centrifuga y la bomba helicoidal para obtener presión y caudal suficiente para llenar todo el equipo. Una vez el equipo este lleno se apaga la bomba centrifuga y se cierra la válvula que la alimenta (V071). Proceder con la esterilización del equipo. Esterilización del equipo Abrir válvula de regulación de contrapresión V003 y aumentar la presión del sistema a 4 bar. Una vez la temperatura en todos los puntos del proceso alcanza los 120 °C se cuentan 30 minutos de esterilización. Encender bomba lobular de salida de producto Al terminar los 30 minutos de esterilización pasar a puesta en régimen. 35 Puesta en régimen Abrir válvulas de entrada de agua red a Contherm 2 (V021) y de agua fría al Contherm 1 (V048). Cerrar válvulas de salida de agua red del Contherm 2 (V016) y agua fría del Contherm 1 (V023). Introducir en la pantalla de control del equipo las consignas de procesamiento deseadas especificadas en consignas generales, consignas de temperaturas de salida de los contherms, consignas de caudal y presión de las bombas, consignas de velocidad de las aspas giratorias de los contherms y consignas de llenado y vaciado del tanque. Se ajusta de forma automática el porcentaje de apertura de válvulas de agua red y de agua fría para acelerar las temperaturas deseadas en los contherms 1 y 2. Una vez alcanzadas las temperaturas deseadas en cada Contherm, pasar a producción. Producción La producción se divide en cuatro fases: Fase 1: vaciado de agua del tanque. Introducir el producto manual o automáticamente cuando el agua en el tanque baja hasta el volumen mínimo permitido Fase 2: producción (Esterilización del producto). Fase 3: vaciado de producto del tanque. Fase 4: Empuje del producto con agua. Se conecta el orificio 3 con el 4 y se cubre el sensor central, se coloca una manguera en el orificio número dos del multivías 1 para recolectar el producto final si se desea recoger ahí. De igual forma se puede trasladar el producto a 3 rutas diferentes pasando por un multivías externo de conexiones múltiples, cabina aséptica de llenado manual, envasadora aséptica o la envasadora de yogurt. Si el producto es de una viscosidad muy alta se recomienda cerrar la válvula V007 de intercambiador de placas. Una vez terminadas estas cuatro fases y recolectado el producto final se puede seguir produciendo con diferentes consignas pasando por la etapa de puesta en régimen o se puede finalizar el proceso y pasar a la limpieza del equipo. *El tiempo total del proceso desde que entra y sale el producto es de aproximadamente 25 minutos. 36 Limpieza (CIP) La limpieza se divide en 5 fases Fase 1: Aclarado inicial. Fase 2: Aplicación del primer detergente Fase 3: Aclarado intermedio Fase 4: Aplicación del segundo detergente Fase 5: Aclarado final Cerrar válvula V012 de alimentación de vapor. Cambiar los multivías MV-1, MV-3 y MV-4 en posición de limpieza CIP y dejar el multivías MV-2 en el tiempo de mantenimiento utilizado durante el proceso. Abrir válvulas que salen del tanque de llenado a las bombas de alimentación V044 y V071. Abrir válvula V037 que conecta de CIP a mantenimiento. Abrir válvula V007 previa al intercambiador de placas. Abrir válvula V054 de CIP a tanque (aspersor). Abrir válvula V059 de regulación de contrapresión de CIP y regular a la presión deseada. Abrir válvula V056 de entrada de producto al tanque. Encender bomba centrifuga. Abrir y cerrar por breves segundos la válvula V072 de producto terminado y la válvula V073 de desagüe final de línea durante las cinco fases de limpieza. Abrir y cerrar por breves segundos la válvula V069 de CIP a tanque y la válvula V070 de CIP (desagüe) durante las cinco fases de la limpieza. Una vez terminada la limpieza se procede a apagar el equipo, se dejan abiertas las válvulas de purga y desagüe, V006, V007, V013, V016, V023, V032, V070, V073 y válvula V018 y V019 a condensados. Cerrar válvula V003 de regulación de contrapresión. Cerrar válvula V048 de alimentación de agua fría y válvula V029 de alimentación de agua. Apagar equipo y desconectar electricidad. 37 37 A. V071 C. V032 E. V013 G. V073 I. V037 K. V069 M. V012 O. V009 Q. V006 S. V016 U. V035 W. V029 Y. V059 B. V044 D. V056 F. V072 H. V007 J. V054 L. V070 N. V018 P. V004 R. V021 T. V029 V. V048 X. V003 Plano de Esterilizador de Productos Viscosos 38 4.2 Pruebas preliminares. Cuadro 4. Viscosidad en cP de pruebas preliminares de soluciones de almidón. Muestra Viscosidad Inicial Viscosidad Final 20 °C 90 °C 30 °C 3% 1,0 326,7 873 4% 1,0 176000 248000 5% 1,0 340000 525300 Figura. 6. Análisis de viscosidad de 3 soluciones de almidón en Termomix®. La viscosidad de las soluciones de almidón se vio afectada por el tratamiento térmico en combinación con la cizalla. Se observó un mayor incremento de viscosidad en la muestra 2 (176000 cP) y en la muestra 3 (340.000cP) al ser tratadas a 90 °C por un minuto. Se observó un incremento de 72000 cP en la muestra 2 y de 185300 cP en la muestra 3 con respecto al tratamiento térmico, después de ser enfriadas a baño maría. La muestra 1 presentó valores de viscosidad muy bajos en relación a la muestra 2 y 3, por lo cual se decidió no utilizar este porcentaje de solución para las pruebas en el esterilizador de fluidos viscosos. En relación a las pruebas preliminares hay que considerar las características técnicas del equipo utilizado, la transferencia de calor de la Termomix® no es uniforme debido a que esta emite el calor desde la base del cilindro contenedor y este se va conduciendo al resto del cilindro a medida se va calentando haciendo esté un proceso más lento. Las muestras no entraron al proceso con la temperatura de tratamiento ya establecida, estás se introdujeron y se incrementó la temperatura hasta llegar a 09 °C exponiendo la 1326,7 873 1 176000 248000 1 340000 525300 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 20 °C 90 °C 30 °C Viscosidad Inicial Viscosidad Final Viscocidad (cP) 3% 4% 5% 39 muestra por más tiempo a un tratamiento térmico. Las aspas solo están situadas en la base del contenedor cilíndrico y no a lo largo de él, además que estas no raspan el fluido de las paredes del contenedor, solo agitan. La Termomix® no es un sistema herméticamente sellado, por lo que la conservación de la temperatura no es eficiente y puede surgir evaporación. El análisis de las pruebas preliminares se realizó para tener una idea más clara del posible comportamiento de las mezclas de almidón en el esterilizador de fluidos viscosos. 4.3. Viscosidad pruebas en esterilizador de fluidos viscosos. Cuadro 5. Viscosidad en cP de soluciones de almidón polarTex 06716 y agua osmotizada. Tratamiento Medida Viscosidad Inicial (cP) Viscosidad Final (cP) 20 °C 43 °C 4,5% 5 min iniciales 1,0 375 5 min finales 1,0 535 5,5% 5 min iniciales 1,0 1516 5 min finales 1,0 1900 6,5% 5 min iniciales 1,0 2391 5 min finales 1,0 2950 7,5% 5 min iniciales 1,01 3150 5 min finales 1,01 4450 cP = Centipoise, °C = grados centígrados. La viscosidad de los cuatro tratamientos tuvo un incremento en relación a la viscosidad inicial de las soluciones antes de ser tratadas en el esterilizador de fluidos viscosos. La viscosidad final de los tratamientos se vio relacionada al porcentaje de concentración de almidón, a mayor porcentaje de almidón mayor fue la viscosidad final. El aumento de la viscosidad del almidón en calor se debe a las propias características reológicas del almidón al igual que la forma en que reacciona su estructura. De acuerdo a diferentes autores, la viscosidad de la mezcla de almidón es mayor cuando el estado físico de la mayoría de los gránulos está de forma hinchada y la estructura física intacta después del tratamiento térmico. Posteriormente la viscosidad disminuye cuando éstos son rotos y se pierde la integridad de la estructura, al suceder esto hay una progresiva exudación de la amilosa donde eventualmente se forman conexiones tipo gel, que al enfriarse se vuelven más rígidas y la viscosidad de la masa aumenta una vez más (Huijbrechts 2008; Glorio Paulet et al. 2009). 40 Figura 7. Análisis de viscosidad de 4 soluciones de almidón en esterilizador de fluidos viscosos en los primeros 5 minutos del proceso y en los últimos 5 minutos del proceso. De acuerdo a Gonçalves et al. (2017), el comportamiento reologico, especificamente la viscosidad contra la cizalla se ve influenciado mayoritariament por la temperatura, en el caso de este experimento la cizalla fue constante y no se observaron cambios de este tipo. En otro estudio se concluyó que la viscosidad disminuye a medida que el contenido de almidón disminuye, o vice versa, esto está relacionado con la posible existencia de límite elástico en soluciones con fracciones de alto volumen de almidón (Zhou et al. 2001) El límite elástico se define como la tensión máxima que un material puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes, El material visco-elástico es más elástico cuando es más resistente a la ruptura y es más viscoso en el caso contrario. Se observó un incremento en la viscosidad final de las cuatro soluciones en relación al momento de la toma de muestra, siendo menor en los primeros minutos de proceso y mayor en los últimos minutos de proceso. Esto fue sucediendo ya que durante el proceso se fue alterando los flujos de los intercambiadores de superficie raspada (Contherm 2 y 1) y se fue mejorando la capacidad de enfriamiento del equipo. Estos cambios en viscosidad pasan a medida se enfría el producto y generalmente influenciado a los cambios estructurales que sufre el almidón, así como la retrogradación, el cual es un proceso en el que las moléculas 375 1516 2391 3150 534 1900 2950 4450 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 4,5% 5,5% 6,5% 7,5% Visosidad (cP) 43°C 5 minutos iniciales 5 minutos finales 41 en los gránulos de almidón gelatinizados se re-asocian en una estructura ordenada creando una masa más viscosa e incluso convertirse en un sólido (Rodriguez-Sandoval et al. 2007). Esta recristalización de almidones durante el enfriamiento y almacenamiento puede ir acompañada por el endurecimiento y la filtración de agua del gel de almidón, este proceso es llamado, sinéresis (Lian et al. 2014). La retrogradación es un problema considerable en el uso del almidón como aditivo alimentario durante el procesamiento y la conservación, pues a medida que pasa el tiempo, la textura y de más propiedades físicas del alimento se deterioran (Solarte-Montúfar et al. 2019). Es importante tomar esto en cuenta ya que el almidón es un aditivo muy importante y de muy bajo costo en la industria alimentaria, utilizado como agente de retención de humedad, espesante y estabilizante de sistemas (López-Soto et al. 2005). Existe una gran variedad de alimentos en la industria alimentaria que pueden ser sometidos a un proceso de esterilización compuesta por intercambiadores de calor de superficie raspada, que contienen almidones de diferentes procedencias que pueden afectar significativamente la textura final y generar una aceptación negativa de parte de los consumidores. 4.4. Coeficiente de transmisión de calor. El coeficiente de transferencia de calor se realizó a una presión constante de 4 bar, con tiempo de mantenimiento de 60 segundos, tomando como partida los mismos parámetros de operación utilizados para la prueba de viscosidad, con la excepción de las variables a medir. A pesar de haber establecido una consigna de operación, los datos de temperatura varían de acuerdo al nivel de exactitud y la calibración de los termómetros instalados, variación en la transferencia de calor dentro de los intercambiadores o calentamiento o enfriamiento en otras partes del equipo debido a conducción o radiación térmica. Por este motivo y para mayor eficacia de los cálculos pertinentes, se registró la temperatura real durante el proceso (Cuadro 6). 48 significativo en la velocidad de rotación de las aspas sobre la transferencia global de calor en el Intercambiador (Contherm 2). Considerando que el flujo de los fluidos del intercambiador (Contherm 2) son de forma paralela, los resultados de este estudio, concuerdan con lo explicado según Çengel y Perez (2004), estableciendo que el intercambiador a contraflujo tiene la efectividad más elevada en la transferencia global de calor y que los valores más bajos da efectividad se encuentran en los intercambiadores de flujo paralelo. 4.5. Eficiencia térmica de intercambiador de calor. Cuadro 7. Eficiencia de intercambiadores de calor de superficie raspada. Intercambiador Eficiencia Contherm 4 59% Contherm 3 72% Contherm 2 51% Se determinó la eficiencia del intercambiador, siendo el Contherm 3 el más eficiente con 72% de eficiencia y el Contherm dos con menor porcentaje de eficiencia (51%). La eficiencia no solo reafirma la capacidad de transferencia y el coeficiente global de transmisión, si no que nos da una idea real de la capacidad con la que trabaja actualmente cada intercambiador. 49 5. CONCLUSIONES  Se desarrolló un protocolo de funcionamiento de 9 páginas para uso del personal del Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarías. El protocolo está dividido en 6 secciones: Descripción del equipo, tabla de componentes, representación gráfica de multivías, flujo de proceso, descripción del flujo de proceso y plano de esterilizador de productos viscosos  Se determinó que la viscosidad final de las mezclas se ve influenciada por el porcentaje inicial de almidón en cada una de las muestras y el enfriamiento de las mismas.  Se determinó la eficiencia de los intercambiadores de calor de superficie raspada mediante el cálculo de la transferencia de calor, coeficiente global de transmisión de calor y la eficiencia térmica. Se planteó que no existe efecto de la velocidad de rotación de las aspas giratorias sobre la transmisión de calor del agua fría y caliente y coeficiente global de transmisión de calor en los intercambiadores Contherm 4, 3 y 2. Se determinó que el caudal del agua fría influye sobre la transferencia de calor del intercambiador Contherm 2 y que la forma de flujo paralelo influye sobre el coeficiente global de transmisión de calor negativamente. Dada esta información, se concluyó que el intercambiador más eficiente del esterilizador de fluidos viscosos es el Contherm 3, con menor pérdida de calor, 303,34 ± 1,08 y 1256,61 ± 1,85 Kcal/h, coeficiente global de transmisión estable 663,60 y 659,17 𝑊/𝑚2∙K y mayor eficiencia térmica, 72%. 50 6. RECOMENDACIONES  Hacer entrega de protocolo de funcionamiento y capacitar al personal en base al uso y entendimiento de este.  Modificar el sentido del flujo en el intercambiador Contherm 2 de paralelo a contra contracorriente para mejorar la eficiencia de transmisión de calor.  Aislar la zona de mantenimiento para evitar la pérdida de calor y mejorar el tiempo de exposición a la temperatura de esterilización.  Realizar estudios utilizando alimentos para tener un mejor entendimiento del efecto del esterilizador de fluidos viscosos y complementar con análisis microbiológicos, fisicoquímicos y sensoriales. 51 7. BIBLIOGRAFIA Al-Baali AA-G, Farid MM. 2006. Principles of thermal sterilization. In: Sterilization of food in retort pouches. Boston, MA: Springer US. p. 25–32 (Food Engineering Series). Alfa Laval. 2009. Versatile heat transfer solutions: The Contherm range of scraped-surface heat exchangers.aSuecia.ahttps://www.csidesigns.com/uploads/resources/Alfa_Laval_Contherm_Brochur e.pdf. Alipanah M, Kalashinikova LA. 2007. Influence of K-casein genetic variant on cheese making ability. J Anim Vet Adv. 6(7):855–857. Alvis A, Cortés LE, Páez M. 2009. Transferencia de calor y materia durante la fritura de trozos de ñame (Dioscórea alata). Inf. tecnol. 20(1). Doi: 10.4067/S0718-07642009000100012. Athanassiou A. 2020. Sustainable food packaging technology. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN: 9783527820078. Bandala-Rocha MR, Macedo y Ramírez RC, Vélez-Ruiz JF. 2005. Evaluación de coeficientes de fricción en el transporte de fluidos no-newtonianos. Inf. tecnol. 16(2). Doi: 10.4067/S071807642005000200012. Beier RC, editor. 2004. Preharvest and postharvest food safety: Contemporary issues and future directions. Ames, Iowa: Blackwell Publishing. Online-Ressource. ISBN: 9780470752579. Belton P, editor. 2007. The Chemical Physics of Food. Oxford, UK: Blackwell Science Ltd. ISBN: 9780470995792. Bird RB, Stewart WE, Lightfoot EN. 2006. Transport phenoma. 2ª ed. United States of America: John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 0-471-41077-2. Boccardi G, Celata GP, Lazzarini R, Saraceno L, Trinchieri R. 2010. Development of a heat transfer correlation for a Scraped-Surface Heat Exchanger. Appl. Therm. Eng. 30(10):1101– 1106.ahttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431110000360.aDoi:10.1016/j.applth ermaleng.2010.01.023. Bylund G, López Gómez A, Madrid Vicente A. 1996. Manual de industrias lácteas. Madrid: AMV Ediciones; Mundi-Prensa. 436p. ISBN: 8484760944. 52 Çengel Y, Boles M, Campos Olguín V, Colli Serrano MT. 2003. Termodinámica. 4ª ed. México: McGrawHill.ahttp://www.sidalc.net/cgibin/wxis.exe/?isisscript=agriuan.xis&method=post& formato=2&cantidad=1&expresion=mfn=027475. Çengel Y, Pérez H. 2004. Heat transfer: a practical approach. 2ª ed. México: McGraw-Hill. www.mhhe.com/cengel/. Chhabra RP. 2020. Bubbles, drops, and particles in non-newtonian fluids. [s.l.]: crc press. ISBN: 0367074486. D’Addio L, Carotenuto C, Di Natale F, Nigro R. 2013. Heating and cooling of hazelnut paste in alternate blades scraped surface heat exchangers. J. Food Eng. 115(2):182–189. Doi: 10.1016/j.jfoodeng.2012.10.011. Devaraju R, Mohanjee Lal, Kumar GM, Kholi RK. 2013. Process optimization for mechanized production of Doda Burfi using scraped surface heat exchanger. International Journal of Processing and Post Harvest Technology. 4(2):86–89. Dillon P, Beckley F, O’Connor P, Hegarty D, Rath M. 2003. A comparison of different dairy cow breeds on a seasonal grass-based system of milk production. Livestock Production Science. 83(1):21– 33.ahttps://www.researchgate.net/publication/223004769_A_comparison_of_ different_dairy_cow_ breeds_on_a_seasonal_grass-based_system_of_milk_production_1_Milk_production_live_weight_ body_condition_score_and_DM_intake. Doi: 10.1016/S0301-6226(03)00041-1. Dumont E, Fayolle F, Legrand J. 2000. Flow regimes and wall shear rates determination within a scraped surface heat exchanger. Int. J. Food Eng. 45(4):195–207. Doi: 10.1016/S0260-8774(00)00056-X. Erkmen O, Bozoglu TF. 2016. Food Microbiology: Principles into Practice. United States of America: Wiley. ISBN: 9781119237761. FAO. 1996. Cumbre Mundial de la Alimentación. Roma, Italia: Food and Agriculture Organization. http:// www.fao.org/wfs/index_es.htm. FAO, OMS. 2019. Inocuidad de los alimentos, un asunto de todos. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. https://www.paho.org/hq/index.php ?option=com_ docman&view=download&slug=dia-mundial-de-la-inocuidad-de-alimentos2019-guia&Itemid=270 &lang=es. Floros JD, Newsome R, Fisher W, Barbosa-Cánovas GV, Chen H, Dunne CP, German JB, Hall RL, Heldman DR, Karwe MV. 2010. Feeding the world today and tomorrow: The importance of food science and technology: An IFT Scientific Review. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 9(5):572–599. Doi:10.1111/j.1541-4337.2010.00127.x. 53 Glorio Paulet P, Bello-Pérez LA, Salas F, Buleje E. 2009. Características visco-elásticas y estimaciones de masas moleculares en almidón de oca (Oxalis tuberosum). Revista de la Sociedad Química del Perú. 75(2):266–276. 1810-634X. Gonçalves, Pereira CG, Lago A, Gonçalves CS, Giarola T, Abreu LR, Resende JV. 2017. Thermal conductivity as influenced by the temperature and apparent viscosity of dairy products. J. Dairy Sci. 100(5):3513–3525. Doi:10.3168/jds.2016-12051. Guzmán LE, Tejada C, La Ossa YJ de, Rivera CA. 2015. Análisis comparativo de perfiles de textura de quesos frescos de leche de cabra y vaca. 13(1):139–147. http://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v13n1/ v13n1a16.pdf. Hayes JC, Laffey JG, McNeil B, Rowan NJ. 2012. Relationship between growth of food-spoilage yeast in high-sugar environments and sensitivity to high-intensity pulsed UV light irradiation. Int. J. Food Sci. Nutr. 47(9):1925–1934. Doi:10.1111/j.1365-2621.2012.03052.x. Huijbrechts A. 2008. Multifunctional starch derivatives: synthesis, characterization and properties [Doctoral]. Paises Bajos: Wageningen University. ISBN: 978-90-8585-250-6. https://www.researchgate.net/publication/37793670_Multifunctional_starch_derivatives_synthesis_c haracterization_and_properties. Ibarrola EL. 2009. Introducción a los fluidos no newtonianos. Catedra de Mecánica de los fluidos. UNCor. Janmey PA, Schliwa M. 2008. Rheology. Curr. Biol. 18(15):R639-R641. Doi: 10.1016/j.cub.2008.05.001. Jiménez Pérez S. 2015. Procesado Industrial de la leche. España: Real Academia de Ciencias Veterinarias de España e Instituto Tomás Pascual Sanz. 978-84-693-9277-5. http://www.institutotomaspascualsanz.com/descargas/formacion/publi/Curso_Leche_RACVE_2.pdf. Kutz M. 2013. Handbook of farm, dairy and food machinery engineering. Amsterdam: Academic Press. ISBN: 9780123858818. Lakhdar MB, Cerecero R, Alvarez G, Guilpart J, Lallemand A. 2005. Heat transfer with freezing in a scraped surface heat exchanger. Applied Thermal Engineering. 25(1):45–60. https://www.researchgate.net/publication/229145038_Heat_transfer_with_freezing_in_a_scraped_su rface_heat_exchanger. doi:10.1016/j.applthermaleng.2004.05.007. Laranjo M, Fernandez-Leon AM, Pontes ME, Agulheiro-Santos AC, Elias M. 2017. Use of essential oils in food preservation. Microbiology Book Series #6. 177–188. https://dspace.uevora.pt/rdpc/handle/10174/23047. 54 Lian X, Wang C, Zhang K, Li L. 2014. The retrogradation properties of glutinous rice and buckwheat starches as observed with FT-IR, 13C NMR and DSC. Int. J Biol. Macromol. 64:288–293. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813013006648. Doi:10.1016/j.ijbiomac.2013 .12.014. López-Soto M, Zazueta Morales JJ, Martínez-Bustos F., Morales Sánchez E. 2005. Preparación y propiedades de almidones pregelatinizados de yuca (Manihot esculenta Crantz) y jícama (Pachyrhizus erosus) usando calentamiento óhmico. Agrociencia. 39(3):275–283. 1405-3195. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=1215725. Marks, BP. 2009. Heat and Mass Transfer. En: Thermal Processing of Ready-to-Eat Meat Products. USA: John Wiley & Sons, Ltd. p. 3–15. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/9780813808611.ch1. Montaguano Toaquiza J. 2019. Determinación de los parámetros térmicos de un intercambiador de calor de tubos concéntricos con fluidos orgánico-vapor. [Ingeniería]. Ecuador: Ministerio de Educación Superior de Ecuador, Universidad de Granma. http://181.112.224.103/bitstream/27000/6858/1/UTCPIM000231.pdf?fbclid=IwAR3ej1stEl7 e1la3p4CpQ2dNpLbbAsBmQtPUwXmnWtudyJOYmkY49g4eZQ. Moot RL. 2006. Mecánica de fluidos. 6ª ed. Mexico: Pearson. ISBN: 970-26-0805-8. Moriera RG, Castell-Pérez ME, Barrufet MA. 1999. Deep fat frying: Fundamentals and applications. Gaitherburg, Md: Aspen. ISBN: 0834213214. Núñez Santiago MC, Méndez Montealvo MG, Solorza Feria J. 2001. Introducción a la reología. 1ª ed. México: Instituto Politécnico Nacional de México. ISBN: 970-18-7223-1. https://www.scribd.com/document/327979527/Introduccion-a-la-reologia-pdf. OMC. 1995. Acuerdo sobre la aplicación de medidas sanitarias y fitosanitarias: en resultado de la ronda uruguaya de negociaciones comerciales multilaterales. Uruguay: Organización Mundial del Comercio. wto.org OMS. 2007. Manual sobre las cinco claves para la inocuidad de los alimentos. Suiza: Organización Mundial de la Salud. ISSN: 978 92 4 359463 7. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/ 43634/9789243594637_spa.pdf. Pan C, Chen S, Hao S, Yang X. 2019. Effect of low-temperature preservation on quality changes in Pacific white shrimp, (Litopenaeus vannamei): A review. J. Sci. Food Agric. 99(14):6121–6128. Doi:10.1002/jsfa.9905. 55 Pathania S, Tiwari BK, Mohan MS, Aguiló Aguayo I, Lagarga T. 2020. Food formulation: Novel ingredients and processing techniques. First edition. Hoboken, NJ: Wiley Blackwell. ISBN: 9781119614760. Pérez-Trejo L, Méndez Sánchez A.F., Paniagua Mercado AM. 2010. Determinación de la viscosidad de fluidos newtonianos y no newtonianos (una revisión del viscosímetro de Couette). Latinamerican Journal of Physics Education. Perkin AG. 1985. Review of UHT processing methods. Int J Dairy Tech. 38(3):69–73. doi:10.1111/j.14710307.1985.tb00559.x. Pillai SD. 2004. Food Irradiation. Beier RC, editor. Preharvest and postharvest food safety: Contemporary issues and future directions. Ames, Iowa: Blackwell Publishing. p. 375–388. Pordanjani AH, Vahedi SM, Aghakhani S, Afrand M, Mahian O, Wang L-P. 2020. Multivariate optimization and sensitivity analyses of relevant parameters on efficiency of scraped surface heat exchanger. Applied Thermal Engineering; 178. http://research.me.udel.edu/lwang/reprints/Pordanjani_etal_ATE_2020.pdf.ADoi:10.1016/j.applther maleng.2020.115445. Qiu L, Zhang M, Mujumdar AS, Liu Y. 2020. Recent developments in key processing techniques for oriental spices/herbs and condiments: a review. 1–21. Doi:10.1080/87559129.2020.1839492. Regalado A, Ramos O. 2009. Comportamiento reológico de un fluido. Ciencia y Mar. 36:35–42. Rodríguez Sauceda 2011. Uso de agentes antimicrobianos naturales en la conservación de frutas y hortalizas. Ra Ximhai. 7(001):153–170. 1665-0441. http://www.journals.unam.mx/index.php/rxm/article/view/26675/24991. Rodriguez-Sandoval E, Sandoval-Aldana A, Fernández-Quintero A. 2007. Evaluación de la retrogradación del almidón en harina de yuca precocida. Rev. Colomb. Quím. 36(1):13–30. http://www.scielo.org.co/pdf/rcq/v36n1/v36n1a02.pdf. Santillan Urquiza E, Méndez Rojas MA, Vélez Ruiz A. 2014. Productos-lacteos-funcionales-fortificadosy-sus-beneficios-en-la-salud-humana. Temas Selectos de Ingeniería de Alimentos. 8(1):5– 14.ahttps://www.researchgate.net/publication/311103257_Productos_lacteos_funcionales_fortificado s_y_sus_beneficios_en_la_salud_humana. Silvaggio J, Hicks ML. 1997. Effect of heat sterilization on the torsional properties of rotary nickeltitanium endodontic files. Journal of Endodontics. 23(12):731–734. Doi:10.1016/S00992399(97)80344-5. 56 Solarte-Montúfar JG, Díaz-Murangal AE, Osorio-Mora O, Mejía-España DF. 2019. Propiedades Reológicas y Funcionales del Almidón. Procedente de Tres Variedades de Papa Criolla. Inf. tecnol. 30(6):35–44. Doi: 10.4067/S0718-07642019000600035. Sun D-W. 2011. Handbook of Food Safety Engineering. Oxford, UK: Wiley-Blackwell. ISBN: 9781444355321. Teixeira AA. 2014. Thermal Food Preservation Techniques (Pasteurization, Sterilization, Canning and Blanching). Conventional and Advanced Food Processing Technologies. John Wiley & Sons, Ltd. p. 115–128. Tetra pack. 2006. Tetra Therm Aseptic Visco SSHE – Continuous indirect UHT treatment module for viscous products with or without particles. Tetra Pak. 2021. The right UHT processing for every dairy product. https://www.tetrapak.com/es/ solutions/processing/main-technology-area/uht-treatment. US-FDA. 2021. CFR 21 Food and Drugs: 113.3. https://www.ecfr.gov/cgi-bin/ retrieveECFR?gp=&SID=a2df7cfaeee8afbc8cb963c18490bdfc&mc=true&n=pt21.2.113&r=PART& ty=HTML. Villareal Y, Mejia DF, Osorio, O: Cerón, AF. 2013. Efecto de pasteurización sobre características sensoriales y contenido de vitamina C en jugos de fruta. revista Bio. 11(2):66–75. http:// www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v11n2/v11n2a08.pdf. Vorwerk. 2018. Especificaciones técnicas Termomix TM6. España: Vorwerk International. https://support.vorwerk.com/hc/es/articles/360000885809--Con-qu%C3%A9-velocidad-giran-lascuchillas-del-Thermomix-en-los-distintos-niveles-de-velocidad-. Watts S. 2016. A mini review on technique of milk pasteurization. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 5(5):99–101. https://www.phytojournal.com/archives/year=2016&vol=5&issue=5& part=B&ArticleId=944. Zhong Q, Daubert CR. 2013. Food Rheology. Kutz M, editor. Handbook of farm, dairy and food machinery engineering. Amsterdam: Academic Press. p. 403–426. Zhou G, Willett JL, Carriere CJ. 2001. Effect of starch content on viscosity of starch-filled poly (hydroxy ester ether) composites. Polym. Eng. Sci. 41(8):1365–1372. Doi:10.1002/pen.10836