Diseño y Construcción de Equipos Didácticos para mejorar la enseñanza de los Procesos y Sistemas Frigoríficos

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Título :	Diseño y Construcción de Equipos Didácticos para mejorar la enseñanza de los Procesos y Sistemas Frigoríficos
Autor :	Alvarez Cardenas, Alfredo
Fecha de publicación :	2015
Resumen :	Con éste proyecto se pretende promover y fortalecer las capacidades, habilidades y destrezas académicas de los alumnos que cursan la asignatura de Taller Multidisciplinatio de Ingeniería en Alimentos (TMIA) opción Procesos y sistemas Frigoríficos, en el noveno semestre de la carrera de Ingeniería en Alimentos. Incorporar nuevas tecnologías y herramientas frigoríficas para un adecuado control y manejo de variables de trabajo acordes al desarrollo de la producción y aplicaciones del frío en el manejo de alimentos, son actividades de alta prioridad en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura. El programa de la asignatura incluye la revisión de temas convencionales relacionados con la aplicación del frío (preenfriamiento, congelación, almacenamiento y trasporte frigoríficos). Precisamente, los estudios sobre el comportamiento térmico, termodinámico y texturales del alimentos a las bajas temperaturas, requieren de un estricto control de las variables experimentales de trabajo (temperaturas del medio, velocidades del medio, flujos másicos, coeficientos de transferencia de calor, etc.). Además, es importante destacar la creciente necesidad documentada, por parte del ingeniero en alimentos, de estos comportamientos que inciden en el diseño, dimensionamiento y selección de equipo frigorífico. En relación a los avances tecnológicos y, para los propósitos de este proyecto, es importante atender con especial énfasis académico, una revisión de las nuevas herramientas y tecnologías existentes, como son: la producción de frío apoyada por nuevos métodos como la ultrasonicación; el tratamiento de alimentos a bajas temperaturas con luz ultrvioleta (UV); el empleo de nitrógeno líquido en la congelación, producción de hielo fluido y su relación con el medio ambiente y, técnicas innovadoras de preenfriamiento de alimentos como es la hidrofluidización. Estos aspectos deben inculcarse a los alumnos para propiciar una enseñanza que contribuya a desarrollar nuevas tendencias en el sector frigorífico. Además, resulta importante continuar con el apoyo de las tecnologías emergentes como son: el envasado en atmósferas modificadas, el empleo de mejoradores de textura, la utilización de crioproctectores durante la congelación, aplicación de sustancias antimicrobianas y antibacteriostáticas, empleo de recubrimientos (especialmente comestibles), desarrollo y aplicación de envases activos e inteligentes, entre otras tecnologías coadyuvantes en el manejo de alimentos a bajas temperaturas. Entre las variables que afectan la calidad final del alimento, se tienen: tamaño (entero, cortado, rodajas, reducción de tamaño, etc.) y forma (placas, esféricas, cilindrícas) del alimento, propiedades físicas, térmicas, termodinámicas y texturales, temperaturas de enfriamiento y congelación, tiempo de almacenamiento refrigerado o congelado, cantidad y velocidad de los fluidos refrigerantes, factores de acondicionamiento interno de los almacenes frigoríficos, etc. Actualmente el estudio de estas variables es limitado ya que no se dispone de infraestructura menor o herramientas suficientes para la manipulación y análisis de los efectos del frío en el alimento. De ahí, la importancia de unidades experimentales didácticas (preenfriadores con aire, agua, hielo e hidrofluidización, cámaras multitemperatura de congelación y un proceso de aplicación de hielo fluido), que permitan realizar estudios más controlados de los procesos de enfriamiento rápido y congelación, combinados con envasado en atmósferas modificadas y aplicación de la nanotecnología en recubimientos comestibles. Con ese nuevo equipamiento didáctico, se podrían generar cursos de capacitación y documentos técnicos sobre las aplicaciones de las bajas temperaturas en alimentos. Por tanto, los propósitos fundamentales del proyecto son: generar formación de recursos humanos con alto grado de preparación académica combinando el diseño y construcción de equipo didáctico frigorífico, con el manejo de alim
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5171
metadata.dc.contributor.responsible:	Alvarez Cardenas, Alfredo
metadata.dcterms.callforproject:	2015
metadata.dc.coverage.temporal:	2015-2018
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura nivel superior
metadata.dc.description.objective:	Objetivo General Fortalecer la oferta académica de la asignatura TMIA opción Procesos y Sistemas Frigoríficos de la carrera de Ingeniería en Alimentos, incrementando la eficiencia terminal, mediante el desarrollo (diseño y construcción) de procesos de ingeniería y tecnologías frigoríficas didácticos inherentes a los avances y tendencias tecnológicas que demanda la conservación de alimentos en fresco. Objetivos Particulares 1.Desarrollar capacidades habilidades y destrezas en los alumnos y profesores para el establecimiento de condiciones de diseño, de operación y de aplicación de los procesos de hidrofluidización y hielo fluido en el enfriamiento de alimentos frescos. 2.Desarrollar capacidades y habilidades en los alumnos y profesores para el establecimiento de condiciones de diseño, de operación y aplicación de los procesos de frigoríficos que utilizan criogenía o ultrasonido en la congelación de alimentos frescos. 3.Desarrollar capacidades y habilidades en los alumnos para vincularse en el sector frigorífico que coadyuven en el establecimiento de condiciones operativas de producción de frío que garanticen acciones de ahorro energético. 4.Capacitar a alumnos de servicio social y tesistas de la asignatura en la aplicación de las tendencias tecnológicas (ejemplo, envasado en atmósferas modificadas y luz ultravioleta) como herramientas importantes en la conservación de alimentos refrigerados y congelados. 5.Desarrollar material didáctico audiovisual que permita tener un sistema interactivo para el aprendizaje de los criterios de aplicación y utilización de las nuevas tecnologías frigoríficas en el manejo de alimentos refrigerados y/o congelados. 6.Evaluar la efectividad de la aplicación de las éstas tendencias tecnológicas en casos de estudios sustentados en la industria alimentaria. 7.Desarrollar herramientas de optimización de procesos de conservación de alimentos a bajas temperaturas, mediante la aplicación de conocimientos de ingeniería desarrollados en los alumnos en semestres previos.
metadata.dc.description.hypothesis:	Hipótesis: Si el desarrollo de las tendencias tecnológicas en el manejo de procesos a bajas temperaturas se definen en la asignatura de TMIA opción Procesos y Sistemas Frigoríficos, entonces será posible motivar en los alumnos y profesores la capacidad para fundamentar y aplicar elementos de juicio en el análisis de los procesos de ingeniería y tecnología inherentes a la conservación de alimentos en a bajas temperaturas. Se ha demostrado que una apropiada aplicación de la ingeniería y tecnología del frío, contribuye a incrementar la vida útil de alimentos frescos o con procesamientos mínimos cuando existe un adecuado control y regulación de los factores que inciden en el acondicionamiento de los sistemas frigoríficos; de tal manera que, al incorporar y resaltar la importancia de la utilización de las nuevas tendencias tecnológicas en la conservación de alimentos, permitarán retroalimentar e incrementar los conocimientos teóricos y prácticos en la formación del alumno y ampliar sus posibilidades de inserción en el medio laboral.
metadata.dc.description.strategies:	1.Investigación bibliográfica (compilación, revisión y análisis) de las tendencias tecnológicas en la ingeniería y aplicaciones del frío, para aplicarlas en el manejo de alimentos perecederos; así como, evaluar su funcionalidad y aplicaciones específicas. 2.Investigar sobre las condiciones específicas de almacenamiento de productos alimenticios en atmósferas modificadas, aplicación de luz UV, ultrasonido y criogenía, que permitan plantear los modelos experimentales a actividades didácticas para comprender la funcionalidad de los sistemas de envasado sobre la vida útil. 3.Diseño y adecuación de las condiciones de trabajo (temperatura, humedad relativa, velocidad del medio de enfriamiento, etc.) de los procesos y sistemas de preenfriamiento y congelación para la aplicación de bajas temperaturas a las unidades experimentales (hidrofuidización, hielo fluido, criogenía, ultrasonido, etc.) que serán objeto de estudio. 4.Caracterización de los procesos frigoríficos (unidades experimentales de estudio) en función a los elementos de diseño, operación y aplicación y su efecto sobre la conservación de alimentos refrigerados y/o congelados, considerando los aspectos técnicos, térmicos y termodinámicos. 5.Adaptar los modelos experimentales a actividades didácticas que permitan comprender la influencia de la temperatura de refrigeración y/o congelación en relación a los fenómenos convectivos y conductivos de transferencia de calor, generando documentos de estudio de casos que ayuden a integrar los conocimientos adquiridos en semestres anteriores. 6.Diseñar experimentos con sustento estadístico que permitan evaluar la influencia de las condiciones de envasado en atmósferas modificadas sobre las propiedades mecánicas de los envases en contacto con alimentos, que apoyen a los alumnos de ingeniería en alimentos para el desarrollo de las estrategias y habilidades para la selección de materiales de envase. 7.Resaltar la importancia de los diseños experimentales factoriales y de superficie de respuesta sobre la optimización de condiciones de aplicación de las nuevas tecnologías frigoríficas a diferentes alimentos. 8.Implementación de acciones para el diagnóstico y evaluación termodinámica y económica de instalaciones frigoríficas industriales, mediante la aplicación de cuestionarios técnicos, caracterización y especificaciones de equipo frigoríficos y, diseño de herramientas para la compilación y tratamiento de datos de campo. Toda planeación metodológica comprenderá la siguiente secuencia: 1.Recopilación, revisión, selección y análisis bibliográfico. 2.Definición y justificación del problema a resolver. 3.Planteamiento del título del trabajo o proyecto específico a desarrollar. 4.Planteamiento de objetivos e hipótesis de trabajo. 5.Identificación, selección, definición y justificación de las variables de trabajo. 6.Propuesta de diseño experimental. 7.Materiales, métodos y técnicas de control (estadísticas, matemáticas, químicas, etc.) 8.Tratamiento de datos y análisis de resultados. 9.Conclusiones. 10.Referencias bibliográficas y hemerográficas. 11. Anexos y apéndices (si proceden).
metadata.dc.description.goals:	METAS PRIMER AÑO 1.Diseño y construcción de un proceso didáctico para el enfriamiento por hidrofluidización 2.Diseño de un sistema de enfriamiento con hielo fluido. 3.Actualizar, mediante cursos teóricos-prácticos, a alumnos de la carrera de Ingeniería en Alimentos involucrados en los procesos formativos de la ingeniería y aplicaciones del frío. 4.Desarrollar material didáctico (visual y manuales técnicos) que contribuya al entendimiento y desarrollo de conocimientos y habilidades en la conservación de alimentos frescos empleando nuevas tecnologías frigoríficas. 5.Elaborar los manuales de procedimiento para el manejo de los equipos utilizados en el sistema de envasado en atmósfera modificada. 6.Proponer al menos tres tesis sobre diseño, aplicación y/o evaluación de procesos y sistemas frigoríficos utilizando nuevas tecnologías frigoríficas. 7.Divulgación de la información obtenida de los trabajos desarrollados en foros de interés para la FES-Cuautitlán y de los propios propósitos de proyectos PAPIME. 8.Involucrar al menos dos alumnos de servicio social. METAS SEGUNDO AÑO 1.Diseño de una unidad de congelación didáctica con nitrógeno líquido. 2. Contribuir a la eficiencia terminal de la carrera de Ingeniería en Alimentos mediante la generación de trabajos de tesis que lleven al menos a tres alumnos a obtención del título. 3.Participar al menos en dos congresos nacionales e internacionales donde se presenten los resultados relevantes de las investigaciones realizadas. 4.Llevar a cabo la caracterización de los sistemas de conservación de alimentos fresco en atmósferas modificadas, con el empleo de criogenía y de luz ultravioleta, considerando la influencia sobre la vida útil. 5.Desarrollar recubrimientos criogénicos para su utilización sobre alimentos frescos, obteniendo resultados sobre su comportamiento a diferentes condiciones de congelación. 6.Vincularse al menos con una industria frigorífica para generar casos de estudios que permitan realizar recomendaciones operativas tendientes al abatimiento del consumo de energía de los equipos frigoríficos. 7.Divulgación de la información obtenida de los trabajos desarrollados en foros de interés para la FES-Cuautitlán y de los propios propósitos de proyectos PAPIME. 8.Construcción de un proceso didáctico de enfriamiento mediante hielo fluido. METAS TERCER AÑO 1.Contribuir a la eficiencia terminal de la carrera de Ingeniería en Alimentos mediante la generación de trabajos de tesis que lleven al menos a tres alumnos a obtención del título. 2.Participar al menos en dos congresos nacionales e internacionales donde se presenten los resultados relevantes de las investigaciones realizadas. 3.Generar documentación sobre recomendaciones de aplicación de los sistemas de conservación de alimentos fresco en atmósferas modificadas, considerando la influencia sobre la vida útil. 4.Aplicar el desarrollo de recubrimientos criogénicos para su utilización sobre alimentos frescos, obteniendo resultados sobre su comportamiento a diferentes condiciones de congelación. 5.Vincularse al menos con una industria frigorífica para generar casos de estudios que permitan realizar recomendaciones operativas tendientes al abatimiento del consumo de energía de los equipos frigoríficos. 6.Divulgación de la información obtenida de los trabajos desarrollados en foros de interés para la FES-Cuautitlán y de los propios propósitos de proyectos PAPIME. 7.Evaluaciones térmicas y de flujo en los procesos de enfriamiento por hidrofluidización y mediante hielo fluido. 8. Construcción de la unidad de congelación con nitrógeno líquido.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Considerando las metas programadas y los productos obtenidos en los tres años de vigencia del proyecto, se puede decir que se cumplieron cabalmente todas las expectativas que inicialmente se había propuesto el grupo de investigación que participa en este proyecto. Al interior de la facultad, los resultados del proyecto han permito fortalecer nuestra presencia en el campo de la ingeniería y aplicaciones del frío en el manejo de alimentos. El apoyo financiero obtenido ha sido de gran apoyo para la continuidad del trabajo de investigación como fuerte vinculo con la actividad académica. Algunos trabajos de titulación se han desarrollado debido a los vínculos del grupo de profesores con la industria del frío, que ha permitido estancias cortas de alumnos en sus industrias para realizar estudios de campo y, de los cuales se obtienen resultados fundamentados que justifican recomendaciones prácticas para esas industrias. Los equipos didácticos que se han construidos en estos años han permitido profundizar en conceptos de la ingeniería de alimentos que enriquecen los trabajos de titulación de la licenciatura. La asistencia y participación en eventos académicos, en sus diversas modalidades, fortalecen y promueven la imagen institucional y del grupo de investigación en el campo del frío. La generación de materiales didácticos es siempre necesaria para coadyuvar en el proceso enseñanza-aprendizaje de las diferentes asignaturas, afines en sus contenidos, con la ingeniería y tecnología del frío. Resulta interesante la integración cognoscitiva de las bajas temperaturas combinada con tecnologías emergente o no térmicas (luz ultravioleta, nanotecnología, atmósferas modificadas, etc.) en el manejo de alimentos frescos y procesados. Esto fortalece los contenidos temáticos y el campo profesional del ingeniero en alimentos. En conclusión, se espera que los beneficios de los productos de este proyecto sean aprovechados, tanto al interior como al exterior del campus universitario, por diferentes usuarios del área y que su impacto fortalezca la eficiencia terminal del egresado y el perfil profesional del ingeniero en alimentos.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	De acuerdo a lo programado, se cumplieron al 100% las metas planteadas para los tres años de vigencia del proyecto. Hay casos en los que se superaron la expectativas, como son la asistencia a congresos y el número de alumnos titulados mediante tesis. Los equipos didácticos construidos ya han sido utilizados por alumnos que realizan trabajos de titulación, trabajos orientados al estudio ingenieril térmico y termodinámicos en procesos de enfriamiento por hidrofluidizacion, en las aplicaciones de la criogenía y en la generación de hielo líquido. A mediano plazo se pretende trabajar con un mecanismo tipo dropbox, con el propósito de mantener toda la información que se ha generado es este proyecto a disposición de los alumnos, que se pueda consultar en cualquier momento y que también permita su continua actualización. El logro de estas metas fortalecen el estudio de los procesos y sistemas frigoríficos aplicados a los alimentos, apoyados con la aplicación de las nuevas tecnologías emergentes o no térmicas, como son: desarrollo de recubrimientos nanotecnológicos para alargar vida útil de alimentos frescos, la aplicación de luz ultravioleta en la conservación de alimentos y el uso de gases para modificar el sistema de conservación en productos envasados en películas plásticas (envasado en atmósferas modificadas). Con este proyecto se han creado las bases para consolidar un sólido grupo de trabajo y para promover acciones que incidan en enriquecer el perfil académico de los egresados de la carrera de Ingeniería en Alimentos y por tanto, coadyuvar en el aumento de la eficiencia terminal de esta carrera.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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