En las carreras tecnológicas de nivel universitario suele haber en último año una disciplina encargada de ligar la temática específica con una visión sistémica e informática, típica de las nuevas ciencias de lo artificial o ciencias de la computación, donde la computadora se utiliza con múltiples objetivos, entre ellos el de cuantificación de conceptos, simulación de procesos y ayuda para la imaginación. Este enfoque se denomina diversamente, por ejemplo Ingeniería de Procesos, Investigación Operativa, Procesos III, y en esta carrera, Procesos de la Industria de los Alimentos. Dicho contenido se puede resumir como Bioingeniería, Biofísica y Biomatemática Alimentarias, integrandose sin superposición con otras cinco asignaturas de orientación más bien descriptiva de Procesos categorizados segun la fuente de nutrimentos, que se dictan en paralelo. Avanza hacia temas clásicos del enfoque arriba explicado y retoma algunos temas ya tratados en cursos previos para presentarlos con un punto de vista de Teoría de Sistemas.
Objetivo: Los cuatro tópicos siguientes son característicos de la Investigación Operativa, aunque ahora orientada a la comprensión de sistemas complejos no-lineales multivariables como lo es la Tecnología Alimentaria. En el quinto tópico, esto es, el referente al estudio de las principales variables de la Tecnología Alimentaria, se establece un puente con el estudio de sistemas no-lineales multivariables.
1. MODELIZACION
Objetivo: La Investigación Operativa insiste en el empleo de simulaciones, que aquí se discuten con un par de enfoques.
Desarrollo: Dos modelizaciones: los procesos de decisión y los procesos de modificación de alimentos. Aspectos en común: procesos multivariables. Características. Algebra matricia aplicada. Nociones de Investigación Operativa.
Modelización de la inteligencia humana. Teoría de los sentidos fisiológicos. Sus aplicaciones en Tecnología Alimentaria. Teoría de los sentimientos con base cognitiva. Teoría de las funciones cerebrales superiores. Inteligencia Artificial. Técnicas de pensamiento humano (preparación o CBR y deliberación) y de procesamiento artificial. Operación de redes neurales. Sistemas expertos. Ideas de Johann von Neumann sobre la Teoría de Juegos y el comportamiento económico. Modelización de la Teoría de los Juegos: juego de los baldes y ajedrez simplificado. Teoría de decisiones bajo certidumbre, riesgo e incertidumbre. Las cinco escuelas.
Modelización de una planta alimentaria. Entradas, salidas, variables de estado, variables de decisión, optimizador. Objetivos y restricciones en los subsistemas de una planta alimentaria y en su totalidad. Listado encadenado de objetivos cada vez más trascendentes. Robotización en una planta de fabricación y ensamble en la industria cárnica.
Papel que juega la informática en la moderna tecnología. Planillas de Cálculo para la ejecución de técnicas de optimización y de simulación (Spreadsheet Optimization). Conclusiones razonadas.
2. HERRAMIENTAS DE LA CALIDAD TOTAL
Objetivo: Las más modernas corrientes para la enseñanza de la Investigación Operativa insisten en que el mercado laboral contemporáneo busca habilidad en el empleo de las herramientas de la Gestión de Calidad Total, como se observa en cada vez mayor número de empresas y de estudios de profesionales. Se considera que las herramientas de la Calidad Total y la Investigación Operativa convergen en una única disciplina que aquí se orienta con ese enfoque.
Desarrollo: Calidad total y conducta humana. Las siete herramientas originales. Estratificacion. Planilla de verificacion. Diagrama de Pareto. Histograma. Diagrama característico o de espina de pescado. Gráfico de control. Diagrama de dispersión. Las siete nuevas herramientas. Diagrama de afinidad. Diagrama de relaciones. Diagrama de árbol. Diagrama de matrices. Diagrama de flechas. Gráficos para Programas de Decisión en Procesos. Enfasis en Análisis de matrices (Componente Principal). Cascadas de herramientas. Aplicaciones. Conclusiones razonadas.
3. DISEÑO DE EXPERIMENTOS Y BUSQUEDA DEL OPTIMO
Objetivo: El diseño de experimentos factoriales y similares a éstos son una herramienta importante en las fábricas con procesos no-lineales multivariables, dado que la teoría busca reducir fuertemente el número de datos necesarios, de suerte que la planta de fabricación pueda servir de fuente de información confiable.
Desarrollo: Revisión orientada de la regresión simple y múltiple. Método clásico de búsqueda del óptimo extendido a N dimensiones. Nociones de programación geométrica. Métodos de búsqueda directa. Fibonacci con juego final computacional, relación ááurea, trisección del intervalo. Técnicas mixtas según Box, Wilson y Faure. Diseños multivariables. Necesidad de puntos ortogonales para determinaciones de curvaturas particulares. Diseños factoriales completos e incompletos. Análisis de la regresión y de la varianza aplicados al diseño de experimentos. Ejemplos con variables mudas. Métodos analíticos de búsqueda del óptimo. Métodos clásico y de los multiplicadores de Lagrange. Extensión de los Simplex de Box- Wilson a suprasistemas: complex, como búsqueda directa avanzada. Técnicas de identificación y optimización secuenciales. Conclusiones razonadas.
4. TECNICAS DE PROGRAMACION PARA SISTEMAS MULTIVARIABLES
Objetivo: Adquirir práctica en paquetes de programas en los cuales se condensan los restantes temas de la Investigación Operativa.
Desarrollo: Manejo del programa Storm y sus diversos capítulos. Programación lineal. Análisis de sensibilidad. Primal y dual. Optimización por metas (Goal Optimization). Alocación. Transporte. Camino crítico. Pert- costos. Conclusiones razonadas.
5. PRINCIPALES VARIABLES DE LA TECNOLOGIA ALIMENTARIA
Objetivo: Siendo la Investigación Operativa la técnica de estudio de los sistemas multivariables, corresponde repasar esquematicamente muchas de las variables características de los procesos alimentarios.
Desarrollo: Revisión de las variables básicas de la tecnología alimentaria orientada hacia la ejemplificación de los enlaces entre multivariables, segun algunos textos citados en la bibliografía. Especial énfasis en la comprensión de gráficos que enlazan diferentes variables y generan respuestas interactivas, así como en el significado de las fórmulas matemáticas pertinentes. Conclusiones razonadas.
Objetivo: Los cuatro tópicos siguientes incursionan en los aspectos más útiles de las biomatemáticas asociadas con los procesos alimentarios, con la excepción de las cinéticas microbianas que ya se han tratado en una asignatura previa, Microbiología Industrial. Se señala la trascendencia y practicidad de los estudios cinéticos en instalaciones industriales. Al estar en el campo de las Biomatemáticas, de nuevo surgen relaciones con las Ciencias de la Computación, la Investigación Operativa y las Técnicas de Optimización.
6. CINETICAS FISICAS Y MECANICAS
Objetivo: Se consideran temas de Biofísica alimentaria con un enfoque cinético e informático.
Desarrollo: Generalidades acerca de los procesos de deterioro y preservación orientadas al objetivo. Justificación del estudio de las diferentes cinéticas. Cinética de deterioro y de preservación en planta y en mostrador. Su integración con el tema de la Unidad 1 de objetivos y restricciones en las diferentes etapas de una planta alimentarias. Cinética de los procesos modificatorios del deterioro, provocados por barreras físicas y mecánicas. Análisis multicompartimental. Aplicaciones a las tres transferencias (masa, energía y cantidad de movimiento), sin interfases y con ellas. Interacciones entre alimentos y envases. Factores ambientales de deterioro y acción del empaque. Resistencia mecánica. Difusión por barreras y gráficos de Neizert. Alimentos crocantes. Su enfoque desde el punto de vista de interacciones multisensoriales. Pérdida de crocancia en mostrador. El problema del pasaje de humedad por las paredes del envase flexible de papas fritas. Resistencia de un alimento al ultravioleta. Atrición de alimentos granulares y aglomerados. Conclusiones razonadas.
7. CINETICAS FISICOQUIMICAS
Objetivo: Se consideran temas de Física de los Sistemas Complejos, complementados con un enfoque cinético y sistémico.
Desarrollo: Anfifilos, emulsiones, coloides, membranas y fenómenos de interfasie, considerados como un capítulo de la Física de los Sistemas Complejos. Fisicoquímica de los factores de calidad no nutricionales: apariencia, aportes oral-tactiles y textura. Geles: elasticidad. Fibrosos: fibras macroscópicas. Aglomerados celulares: células enteras turgentes. Untuosos: su obtención de diversos orígenes; su evaluación. Friables: estructuras facilmente desmenuzables. Cristalinos: materiales homogéneos y solubles. Con vesículas gaseosas de tamaño coloidal: estructuras mixtas. Revisión de algunos temas de la Teoría de los Sistemas Complejos. Espumas acuosas. Corrosión de la hojalata. Teoría del ataque a los aceros inoxidables. Conclusiones razonadas.
8. CINETICAS QUIMICAS
Objetivo: Se consideran temas de Bioquímica del deterioro alimentario con un enfoque cinético y sistémico.
Desarrollo: Cinética química, orientada a la del deterioro químico y de mostrador. Un equipo de determinación: el 'kinetics kit'. Tiempos y temperaturas: modelos de procesos dinámicos. Orden, suborden, constante específica de velocidad de reacción, energía de activación, factor de frecuencia y su simulación por técnicas de Montecarlo. Modelos tipo producto de potencias, modelos del tipo regresión múltiple para el deterioro de nutrimentos y modelos de uso alimentario (basados en el tiempo necesario para provocar una fracción definida de deterioro). Teoría del Q10. Relaciones entre conversión y tiempo. Ley de Arrhenius. Regla de van't Hoff y su crítica. Ecuación fundamental para el tiempo, la temperatura y la concentración inicial. Estudio sistemático de las técnicas de HTST y de LTLT. Ensayos acelerados de cinética de mostrador. Modelos de Bertholet del deterioro de frutas: explicación de la linealización oculta en ese modelo. La ecuación de Bigelow, Saguy y Karel. Empleo de la programación lineal para optimizar tiempos y temperaturas de procesamiento. Nociones de cinética heterogénea. Modelo uniforme y modelo del frente móvil. Factor de efectividad. Control químico, difusional y mixto. Conclusiones razonadas.
9. CINETICAS ENZIMATICAS
Objetivo: Se consideran temas de Bioingeniería y Enzimología alimentaria con un enfoque cinético y sistémico.
Desarrollo:
Enzimas comerciales, hidrolasas, oxidorreductasas, isomerasas y liasas. Obtención de enzimas comerciales extracelulares e intracelulares. Ruptura celular. Métodos basados en las propiedades iónicas. En la diferencia de adsorción y diferencia de tamaños. Operación continua o discontinua en los pasos de purificación. Esquema de obtención de una enzima comercial. Enzimas inmovilizadas. Métodos de inmovilización. Unión a soporte, unión enzima-enzima. Efectos de la inmovilización: retención de la actividad, efectos difusionales, estéricos, del entorno.
Biorreactores enzimáticos. Panorama. Su diferencia con los biorreactores de las fermentaciones donde se presentan mecanismos autorreplicantes. Inhibición de reacciones enzimáticas. Influencia de la inmovilización. Factores que modifican la actividad intrínseca de las enzimas solubles que luego se inmovilizan. La estabilidad de los biocatalizadores inmovilizados: engaños difusionales. Biorreactores enzimáticos: tipos, evaluación del rendimiento, aspectos prácticos de la cinética en estos equipos, efecto del flujo no ideal sobre la eficiencia del biorreactor. Problemas de estabilidad. Reuso de enzimas. Regeneración de la actividad de un biocatalizador. Mantenimiento de una productividad constante en un biorreactor, pese al envenenamiento. Problemas del uso de la inmovilización.
Objetivo: Completar dos aspectos de Bioingeniería, Biofísica y Biomatemática Alimentarias no considerados en los programas de otras asignaturas.
10. PROCESOS DE APPERTIZACION Y RELACIONADOS
Objetivo: Profundizar en la cinética y en las biomatemáticas de los procesos de appertización y relacionados.
Desarrollo: Ventajas e inconvenientes de la preservación por el calor. Factores de dependencia. División por acidez. Interacción calor - componentes del alimento. Cinética de reacción. Dependencia de la temperatura. Modelo de Arrhenius. Método del tiempo de muerte térmica. Q10. Penetración de calor en alimentos. Cocción. Perfiles temperatura - tiempo. Evaluación de datos de penetración de calor. Curvas. Método de determinación de la letalidad de procesos. Optimización para diversas reologías (Ostwald - de Waele y Bingham). Equipos. Retromezclado de calor. Método convencional. Proceso aséptico. Técnicas afines a la esterilización. Conclusiones razonadas.
11. SERVICIOS DE COMIDA (CATERING).
Objetivo: Considerar a los procesos de los Servicios de Comida dentro de la mentalidad de un servicio y de su integración con la ofimática.
Desarrollo: Revisión de temas de cocción térmica y de microondas. Su aplicación a la cocción por convección, conducción, radiación y microondeado a una "salchicha infinita". Equipos. Control de restorantes. Planillas. Ofimática. Mentalidad del sector terciario de la sociedad, diferenciado de las de los sectores primario y secundario. Conclusiones razonadas.
De índole informática, asociados con el avance en los contenidos de las unidades, a efectuarse en la Sala de Computación.
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