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• Leonel Anzures Martinez

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. INTRODUCCION: El primer proceso químico usado por el hombre fue la combustión. El fuego le proporcionó calor, luz y más tarde el medio para cocinar sus alimentos: primero asándolos, ahumándolos y posteriormente cocinándolos. A partir del desarrollo de la agricultura, la ganadería y en asentamiento del hombre en pequeñas comunidades, que posteriormente darían lugar a las grandes ciudades – estado - , los procesos para el mejoramiento y conservación de alimentos siguieron mejorando y aumentando en importancia.

En América las grandes culturas fueron posibles gracias al cultivo del maíz, fríjol, papa, camote, tomate, yuca, ñame, etc. Los aztecas en sus campañas de conquista llevaban alimentos concentrados tales como pinole y carne machacada, o llevaban consigo guajolotes y perros escuintles.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. Los árabes formaron un extenso imperio sobre las ruinas de diferentes reinos sirvieron de difusores de los logros de las culturas que habían caído bajo su férula. Por ello, fueron introductores en Europa de muchas plantas y productos alimenticios; entre éstas están el durazno, el chabacano, las especias, el azúcar, etc. Ellos crearon los primeros ingenios o fábricas dedicadas a obtener azúcar de la caña tratando el jugo con cenizas y cal y filtrándolo después, la mayor parte del azúcar se obtenía mediante evaporación y cristalización. Durante la Edad Media se desarrolla también la salchichonería que era en principio un medio de conservación de la carne de cerdo, mediante diversos procesamientos tales como la salazón, el ahumado o la salmuera, sistema éste que tiene poder bactericida y que da a la carne un color rosado y un sabor especial. Ya en la edad media estaba muy extendida la salazón del pescado y de la carne, holandesa, daneses y alemanes conservan mediante ella arenques y bacalaos.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. La utilización del frío para conservar los alimentos es consecuencia de los descubrimientos científicos que oponen de relieve la función de los microorganismos en su descomposición, aunque era el procedimiento tradicionalmente usado por esquimales y japonés.En 1880 se industrializan las sardinas con aceites, las conservas de sardina comparten con el vino la particularidad de mejorar con el tiempo. A principios del Siglo XIX 40 años antes de que Pasteur realizara sus trabajos acerca de la fermentación microbiana, abría el camino de los grandes procedimientos industriales de conservación basados en la utilización del calor (destrucción de los microorganismos) o del frío (bloqueo de su actividad). En la actualidad, todas las naciones hacen esfuerzos para aumentar la producción de alimentos, su conservación y la creación de nuevos recursos alimentarios. Para poder hacer frente al reto de alimentar mejor a más personas, el mejor recurso de una nación lo constituyen las personas capacitadas que puedan aumentar las producción, disminuir las pérdidas por deterioro y mejorar la calidad nutricional de los alimentos.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. Desde los primeros tiempos, el hombre ha transformado los alimentos que encuentra en la naturaleza con el fin de preservarlos, mejorar su apariencia o sabor o convertirlos en otros productos. El primer gran paso se dio con el descubrimiento del fuego. Con éste, el hombre asa, ahúma y cruce sus alimentos. En la prehistoria, los grupos humanos aprendieron a conservar la carne asándola o secándola al sol. En la actualidad la sociedad consume gran número de alimentos que se procesan y transforman de una manera u otra a partir de los productos naturales. La presentación de los alimentos es vital en las sociedades modernas, por ello se les agregan saborizantes, colorantes y aditivos que mejoran su olor, sabor, color, resistencia y presentación general.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. PROCESOS. La industria alimentaría requiere hombres y maquinaria para procesar los productos naturales y para fabricar algo se siguen pasos relacionados entre sí. A esta secuencia se le llama proceso. En los procesos continuos siempre se fabrica el mismo tipo de productos en las mismas condiciones de temperatura, presión y composición, así como a la misma velocidad o gasto. Los procesos en la industria alimentaría moderna son, por lo general, continuos, pues de esa manera se automatizan garantizándose así una producción y calidad continua y uniforme. Los procesos en la industria alimentaría son de dos clases. Procesos Físicos. Procesos Químicos.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. PROCESOS. En un proceso físico, es cuando no hay cambio en la composición química de los compuestos, y los procesos químicos es cuando si hay cambio en la composición. Proceso Físico. Por ejemplo un cambio físico seria el proceso de solidificación del agua en donde el agua liquida se transforma en solidó (Hielo). Proceso Químico. Un proceso químico como la combustión del papel hay un cambio en la composición química ( la celulosa del papel se transforma en dióxido de carbono y agua con liberación de calor)

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. Balance de materia y energía. Los balances de materia y energía son una contabilidad de entradas y salidas de materiales y energía de un proceso o de una parte de éste. Estos balances son importantes para el diseño del tamaño de aparatos que se emplean y para calcular su costo. Si la planta trabaja, los balances proporcionan información sobre la eficiencia de los procesos. Los balances de materia y energía se basan en las leyes de la conservación de la masa y la energía. Estas leyes indican que la masa y energía son constantes y que por lo tanto la masa y la energía entrante a un proceso, deben ser iguales a la masa y energía salientes a menos que se produzca una acumulación dentro del proceso.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. Diagrama de flujo. En todo tipo de ingeniería se requiere de planos que especifiquen tamaños, formas, conexiones y corrientes. Estos planos sirven para calcular, construir o cotizar equipos o procesos. Los planos reciben el nombre de diagramas de flujo cuando representan la secuencia u operaciones que se llevan a cabo para fabricar cierto producto. Estos diagramas se conocen como diagramas de bloques. Identificación de corrientes. En las corrientes que unen a los equipos se emplean números o letras que la identifican y en ciertos casos se colocan también las condiciones de las mismas. Las líneas que encierran al equipo o proceso demarcan el sistema termodinámico en estudio y en el cual se efectuará el balance de materia y energía.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. •Nomenclatura. Las propiedades se designan por medio de letras latinas o griegas, las corrientes por números. •Combinación de los diagramas de equipo y nomenclatura.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. INTRODUCCION. Para especificar un sistema es necesario indicar las variables que limitan. Lo mismo sucede si se evalúa un proceso, pues hay que indicar el valor de las variables, antes y después de efectuarlo. En todo caso siempre se necesita medir, pues al hacerlo asignamos valores a las cosas. Para medir se emplean unidades, que a su vez forman parte de un sistema de unidades. Por lo general, se utilizan solamente un sistema de unidades para hacer mediciones, pero si no fuera posible, se hacen conversiones o se buscan las equivalencias entre una unidad y otra.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. VARIABLES. En la industria alimentaría, las variables que se necesita medir con mayor frecuencia son el gasto o cantidad de materia procesada por unidad de tiempo, la concentración, la presión, la temperatura, el trabajo efectuado, la potencia y variable a fines. En la actualidad, el sistema de unidades que más se utiliza es el sistema SI o sistema internacional de unidades. En este sistema las unidades fundamentales son: Longitud (m) Masa (Kg.) Tiempo (seg.) Temperatura (°K) Las demás unidades se derivan de éstas, tales como: Unidad de fuerza (N), equivalente a Kg.m/s2, Unidad de energía es el Julio (J) es equivalente a Nm 0 Kg.m2/s2

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. CANTIDAD DE MATERIA PROCESADA. Una de las variables que se deben controlar con más cuidado es la cantidad de materia procesada y se hace al medir el gasto o masa por unidad de tiempo que entra o sale de un equipo. Como la masa esta formada sólida, líquida o gaseosa, se emplea para simbolizar el gasto las letras S, L, G que corresponden cada una a la inicial del estado en que se encuentra la materia. Si el gasto se mide en kilogramos mol por unidad de tiempo, el gasto medido es el molar y su símbolo será S, L, G.

COMPOSICION. Las sustancias que se procesan en la industria alimentaría casi nunca son puras y los productos resultantes por lo general son mezclas, de allí que se deba tener un estricto control de la composición para no alterar las propiedades de las sustancias. Para medir la composición se usan diferentes términos:

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. La fracción másica y molar. La relación masa y molar. La molaridad. La molalidad. La normalidad. DENSIDAD. Está relacionada con el concepto de concentración y se define como la cantidad de masa por unidad de volumen. ρ= masa/volumen Para medir la densidad se usan flotadores llamados densímetros o aerómetros, que permiten encontrar la densidad rápidamente. Como la densidad varía con la concentración, esta es una forma rápida de determinar concentraciones.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. Muchos densímetros miden la densidad relativa que es la relación de la densidad de una sustancia a la densidad del agua. ρR= ρ sustancia/ ρ H2O La densidad relativa es adimensional. Como el volumen de los cuerpos cambian con la temperatura, la densidad es también función de la temperatura, es decir que a mayor temperatura menor densidad. Es importante indicar a qué temperatura se mide la densidad y también la densidad relativa. Para esta última se indica la temperatura a la cual se midieron las dos densidades, como por ejemplo:

ρR a 15 °C /4.0 °C = 0.78 Lo que indica que la densidad de la sustancia se midió a 15 °C y se comparó con la densidad del agua a 4 °C encontrándose el valor de 0.78 adimensional.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. FUERZA Y PESO. Fuerza es aquello capaz de modificar la velocidad de un cuerpo. De acuerdo con la primera ley de Newton. F=ma En donde F = Fuerza, m = masa, a = aceleración. Peso es la fuerza con la cual la tierra atrae a los cuerpos hacia su centro, por ello el peso tiene las mismas unidades que la fuerza. PRESIÓN. Es toda fuerza ejercida perpendicularmente sobre una área P= F/A

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA. La presión actúa de diferentes maneras: un gas encerrado en un recipiente ejerce su presión debido al golpeteo de las moléculas contra las paredes del recipiente que lo contiene. La presión en el seno de un líquido es igual a la altura del mismo sobre ese punto multiplicada por el peso específico del líquido; a esa presión se le llama presión hidrostática. P absoluta = P manométrica + P atmosférica. P absoluta = P atmosférica – P vacío. TEMPERATURA. La temperatura es una medida del nivel energético de las sustancias. Para medirla se usan termómetros que aprovechan la propiedad del aumento del volumen con la temperatura que sufren todos los cuerpos. Se usan diferentes escalas de temperatura; entre las más comunes están la escala centígrada y de la Farenheit.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA.