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La Ingeniería Química..Introducción

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Una breve investigación acerca de la I.Q.

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  • 1. I n s t i t u t o T e cn o l óg i c o d e V e ra cru z Ingeniería Química Fundamentos de Investigación Desarrollo Histórico de la Ing. Química Por: Augusto Geovanny Martínez Cortés Revisado: Profa. Miriam López Meza
  • 2. Índice Introducción ............................................................................................... 1 La química y su campo de estudio ................................................................ 2 La química como ciencia Campo de la química Orígenes de la química como ciencia ........................................................... 2 Descubrimiento y desarrollo de la química .................................................. 4 La antigüedad Edad media Nacimiento de la química moderna Creación de la ingeniería química (IQ) ........................................................ 9 Investigaciones Recientes en química ........................................................... 11 Aplicaciones de la Ingeniería Química, hoy en dia Aplicaciones en el sector industrial .............................................................. 12 Aplicaron en las industrias alimenticias Procedimientos químicos utilizados en el sector alimenticio ........................ 14 Nitrógeno Congelación criogénica Criopulverización Hidrogeno Spager Irradiación Inconvenientes de la Ingeniería Química en le sector industrial .................. 16 Residuos toxicos Contaminación atmosferica Dioxido de carbono Efecto invernadero Lluvia acida Destrucción del ozono Conclusión ................................................................................................... 19 Bibliografía ................................................................................................... 20
  • 3. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Introducción L a química puede ser llamada una ciencia nueva, ya que a diferencia de las matemáticas y la física que ya se había venido estudiando como ciencias hace ya varios siglos, la química apenas dos siglos fue considerada como una ciencia, gracias a los trabajos de numerosos investigadores, entre ellos el padre de la química: Antoine Lavoisier. Aunque los temas o los fenómenos químicos se han visto desde el inicio de la humanidad, los humanos no la habían nombrado como ciencia formal, estos fenómenos que los podemos ver todos los días, como la combustión, la respiración, el crecimiento de los seres vivos, la descomposición entro un sin numero de fenómenos, que sin la química, nunca hubieran podido ser comprendidos, estudiados y la humanidad nunca hubiera podido haber alcanzado este nivel de vida. Entre todas las ciencias, la química es una de las mas importantes, ya que todas las cosas que vemos en nuestros hogares, el plástico de los aparatos electrodomésticos, materiales sintéticos, detergentes, jabones, ácidos, bases y toda la mayoría de productos que nosotros los seres humanos usamos para hacernos la vida mas cómoda, son producto de los miles de estudios que nos ha dado la química. La gasolina de los automóviles, de los aviones, barcos, reactores de los submarinos nucleares y un sin fín de cosas que se han creado. En pocas palabras la química, tal vez que cualquier otra ciencia, abarca muchos sectores: alimentos, sector clínico, farmacéutico, industrial, alimenticio. Y el principal objetivo de la química y de sus estudiosos es el de encontrar procesos, productos y servicios que mejoren la calidad de vida humana. Página 1
  • 4. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. L a química es una ciencia empírica, ya que estudia las cosas por medio del método científico, es decir, por medio de la observación, la cuantificación y, sobre todo, la experimentación. En su sentido más amplio, Ciencia que estudia la composición, propiedades y transformaciones de la materia. El campo de la química se estructura en cinco áreas: Química orgánica: estudia la composición, propiedades y transformaciones de  sustancias que contienen el elemento carbono a excepción de los carbonatos y óxidos de carbono. Química inorgánica: estudia todos los elementos y sus compuestos con la  excepción de aquellos que están constituidos por cadenas de átomos de carbono. Química analítica: estudia la determinación cuantitativa y cualitativa de la  materia. Química física: estudia la relación entre la materia y la energía, es decir, los  patrones de comportamiento de las reacciones químicas en función de las propiedades físicas y químicas de las sustancias. Bioquímica: estudia la estructura y transformaciones de la materia en los  organismos vivos. Orígenes de la Química como ciencia esde sus orígenes, el hombre ha tenido que cubrir una serie de D necesidades que les han obligado a transformar los productos que la naturaleza le ofrecía. Estas necesidades se han incrementado a lo largo de su historia, ya que, a medida que se satisfacían unas, aparecían otras nuevas. Esto ha traído consigo que el grado de transformación de los productos naturales haya sido cada vez mayor y más complejo. El descubrimiento del fuego origina la aplicación de las primeras operaciones de proceso a las necesidades humanas: alimentación, vivienda, vestido, transporte, etc. Página 2
  • 5. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. El principio del dominio de la química es el dominio del fuego. Hay indicios de que hace más de 500.000 años, en tiempos del homo erectus, algunas tribus consiguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importantes. No sólo daba calor en las noches de frío, también ayudaba a protegerse contra los animales salvajes y permitía la preparación de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerida. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida. Nuevamente, resultó imprescindible para el desarrollo de la metalurgia, la madera, el carbón y la mayoría de los procesos químicos. Otros procesos conocidos ya en la antigüedad son: la fermentación para obtener vino; la obtención de materiales cerámicos; la obtención de tintes; la metalurgia del cobre, bronce, hierro y la obtención de sal común mediante evaporación del agua de mar por energía solar. No obstante, aunque estas operaciones de proceso son la base y el origen de las modernas operaciones unitarias, no se pueden considerar como constituyentes de una industria química propiamente dicha. Su escala de operación, su desarrollo y la forma de introducir modificaciones al proceso, totalmente empírico, hacen que se les considere como procesos artesanales. Los conocimientos químicos comenzaron cuando las personas empezaban a preguntarse le porque de las cosas, el porque de los fenómenos. El filósofo griego Aristóteles pensaba que las sustancias estaban formadas por cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego. Entre los siglos III a.C. y el siglo XVI d.C la química estaba dominada por la alquimia. El objetivo de investigación más conocido de la alquimia era la búsqueda de la piedra filosofal, un método hipotético capaz de transformar los metales en oro. En la investigación alquímica se desarrollaron nuevos productos químicos y métodos para la separación de elementos químicos. De este modo se fueron asentando los pilares básicos para el desarrollo de una futura química experimental. La química como tal comienza a desarrollarse entre los siglos XVI y XVII. En esta época se estudió el comportamiento y propiedades de los gases estableciéndose técnicas de medición. Poco a poco fue desarrollándose y refinándose el concepto de elemento como una sustancia elemental que no podía descomponerse en otras. También esta época se desarrolló la teoría del flogisto para explicar los procesos de combustión. Página 3
  • 6. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Se considera que los principios básicos de la química se recogen por primera vez en la obra del científico británico Robert Boyle: The Skeptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un siglo más tarde con los trabajos del francés Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxígeno, la ley de conservación de masa y la refutación de la teoría del flogisto como teoría de la combustión. Quien fue llamado el padre de la química. Ya que En 1789, casi coincidiendo con la Revolución Francesa, Lavoisier publicó su libro: “Tratado elemental de química” Este libro fijaba los fundamentos de la química como una disciplina genuinamente científica, y los químicos suelen considerarlo como el equivalente en química de lo que fueron los Principia Matemática de Newton. Lavoiser expone en este libro el método cuantitativo para interpretar las reacciones químicas y propone el primer sistema de nomenclatura para los compuestos químicos, del que aún perduran por ejemplo, la clasificación de los compuestos binarios del oxígeno. Además, proporcionaba detalladas descripciones de las técnicas utilizadas, incluido el equipamiento y el tipo de experimentos realizados. Descubrimientos y el Desarrollo de la química: La Antigüedad Aristóteles (384-322 a. C.), con su teoría de los cuatro elementos (fuego, aire, agua y tierra) junto con las características o cualidades de cada uno de ellos (caliente, frío, húmedo y seco), intentó explicar la naturaleza de la materia. Demócrito (S. V-IV a.C.) fue el fundador de la teoría atomista, según la cual la materia está constituida por átomos indivisibles que se mueven en un vacío. Para Demócrito, el mundo atomístico está regido por la necesidad mecánica. Edad Media María la Judía (s. IV-V) inventó el kerotakis o baño maría. Página 4
  • 7. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Geber (720-800), su verdadero nombre era Jabir Ibn Hayyan, y a él se le atribuyen entre otros descubrimientos el del agua regia, del ácido sulfúrico, del ácido nítrico y la preparación del alcohol absoluto. San Alberto Magno (1193-1280) se interesó por la alquimia desde un punto de vista científico y experimental y destacó por el conocimiento de los minerales. Bacon (1210-1292) estuvo interesado en las investigaciones experimentales relativas a la transmutación de los metales; describió la fabricación de la pólvora y enunció las leyes de la refracción y reflexión de la luz. Paracelso (1493-1541). Su verdadero nombre era Teofrasto Bombast von Hohenheim. Desarrolló un sistema teosófico que le condujo al estudio de aplicaciones prácticas de los compuestos químicos, e instituyó la aplicación de los metales y de sus sales en medicina, y además estudió de forma sistemática sus efectos. El nacimiento de la química moderna Robert Boyle (1627-1691) destruyó las teorías alquimistas y sentó algunas de las bases de la Química Moderna con al publicación de su obra El químico escéptico en 1667. Su importancia se debe sobre todo a que introdujo el método analítico. Atacó la teoría de los cuatro elementos de Aristóteles, y estableció el concepto de elemento químico (sustancia inmutable e indestructible incapaz de descomposición) y compuesto químico (combinación de elementos). Estudió también el comportamiento de los gases; definió el ácido como la sustancia que puede hacer variar el color de ciertos jugos vegetales; analizó sales por medio de reacciones de identificación, etc. Lavoisier (1743-1794). La gran labor de Lavoisier fue tanto a nivel experimental como, sobre todo porque fue capaz de sistematizar y elaborar leyes fundamentales. Antoine Laurent Lavoisier aplicó el método analítico cuantitativo. Determinó las propiedades del oxígeno y dio una explicación al fenómeno de la combustión, desplazando al hipótesis flogista; a partir de ahí fue posible generalizar la idea de óxido, ácido y sal, y de esta manera sistematizar los conocimientos de la época y establecer la nomenclatura de al Química Moderna. Formuló la ley de la conservación de la materia. Afirmó que los alimentos se oxidan lentamente durante el período de asimilación y dio una explicación correcta de la función respiratoria. Página 5
  • 8. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Proust (1754-1826) formuló la ley de las propiedades fijas en 1808. Sus análisis químicos le permitieron descubrir la dextrosa y la glucosa. Dalton (1766-1844) retomó la teoría de Demócrito y dio nueva vida a la teoría de la constitución de la materia. Sus investigaciones sobre los gases atmosféricos le llevaron a la formulación de la teoría atómica (los gases, los sólidos y los líquidos están constituidos por partículas elementales o átomos). Sus aportaciones han sido la base de la filosofía química y de ella surgieron la clasificación de los elementos, el estudio de sus propiedades y las relaciones entre ellos. Contribuyó también al establecimiento de la ley general de la dilatación de los gases por temperatura. En el año 1807 enunció las leyes de la presiones parciales y de las proporciones múltiples conocida en su honor como ley de Dalton. Dalton estudió el efecto visual de la ceguera para lo colores, efecto que desde entonces es conocido como daltonismo. Mayow. La explicación de las reacciones químicas que fueron durante muchos años un misterio, quedaron justificadas por Mayow quien lo explicó mediante la idea de una fuerza de atracción de intensidad variable, existente entre los compuestos. Berzelius (1779-1848) explicó también las reacciones químicas con la idea de la fuerza de atracción eléctrica entre cargas positivas y negativas. (Las experiencias de la electrólisis hicieron dividir los compuestos en negativos y positivos). Con posterioridad, y tras el descubrimiento del cloro y sus reacciones, se descubrió una carga eléctrica negativa de masa muy pequeña que se transfiere de unos átomos a otros, es decir el electrón. Dumas. Nuevos descubrimientos relativos a la química del carbono, hicieron pensar a Dumas en la existencia de la molécula como un compuesto único y no formado por dos partes eléctricamente opuestas; en estas moléculas las partes podrían sustituirse unas por otras sin tener en cuenta sus caracteres electroquímicos. Siglos XIX y XX A lo largo de estos dos siglos son continuos los avances y descubrimientos en la Química, y además, las aplicaciones técnicas de estos descubrimientos contribuyeron al nacimiento de nuevas industrias, que jugaron un papel clave en la industrialización de los países europeos. Son, también, numerosos los científicos que han realizado aportaciones relevantes. Gay-Lussac (1778-1850) estableció la ley de los volúmenes de combinación de las sustancias gaseosas. Página 6
  • 9. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. La teoría de Dalton no podía aplicarse al principio de las combinaciones gaseosas enunciado por Gay-Lussac, hasta que Avogadro formuló su hipótesis, la cual partía de la distinción entre átomos y moléculas, estableciendo la base para la teoría atómico-molecular. Amadeo de Quaregna, conde de Avogadro (1776-1856) estableció una atrevida hipótesis, recogida en la ley que lleva su nombre, en la que se expone que el número de moléculas contenidas en un determinado volumen gaseoso, a igualdad de presión y temperatura, es el mismo para todos los gases. Esta teoría sólo se conmovió con los descubrimientos de la radiactividad y de la constitución del átomo. Edward Frankland estableció en 1852 la idea de valencia. Liebig (1803-1873) fue uno de los primeros químicos orgánicos del mundo. Destaca la aplicación de sus análisis en la agricultura y en la fisiología; dio los primeros pasos en la química de los alimentos, al analizar los fenómenos químicos de la cocción y mejorar los procedimientos de análisis de las aguas minerales, etc. Cabe nombrar también que fue el descubridor de cloroformo y el cloral. Kekulé (1829-1896) se dedicó al estudio de la Química orgánica, fundamentalmente al de la constitución de los compuestos aromáticos, y en primer lugar el benceno. Su teoría sobre la tetravalencia del carbono y sobre los enlaces múltiples de este elemento fueron el punto de partida para grandes avances en la Química orgánica. Mendeleiev (1834-1907) marcó una etapa decisiva en la Química con su Sistema Periódico de los Elementos. Lo estableció en base a la idea de que las propiedades de los elementos pueden representarse por funciones periódicas de sus pesos atómicos. Mendeleiev predijo las propiedades de algunos elementos desconocidos hasta entonces, como los que aparecían debajo del boro, del aluminio y del silicio, y a los que él denominó respectivamente ekaboro, ekaaluminio y ekasilicio. Posteriormente estos elementos fueron descubiertos y llamados escandio, galio y germanio; este hecho dio lugar a una aceptación plena del Sistema de Mendeleiev por parte del mundo científico. Gibbs (1839-1903) se distinguió por sus trabajos sobre Termodinámica y su aplicación a la Química. Introdujo el concepto de entalpía libre, esencial para el tratamiento del equilibrio. Página 7
  • 10. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Van't Hoff (1852-1911) realizó estudios sobre la estructura del átomo de carbono, que dieron lugar a la estereoquímica o química del espacio. Arrhenius (1855-1927) teorizó sobre la disociación electrolítica y su ley sobre la variación de la velocidad de reacción con la temperatura. Thomson (1856-1940) estudió las propiedades eléctricas de la materia, en especial las de los gases. Descubrió que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas negativamente (los electrones), y de ellas determinó la relación existente entre su carga y su masa. Es autor del modelo atómico que lleva su nombre. Nernst (1864-1941) realizó estudios sobre la teoría de las pilas voltáicas y del cálculo de los equilibrios. En 1906 enunció su teorema del calor, que fue la base para el tercer principio de Termodinámica. Werner (1866-1919) investigó sobre la estereoquímica de los compuestos inorgánicos, en especial los relativos a la estructura y propiedades de los complejos, sobre los que elaboró la teoría de la coordinación. Werner aceptó que los metales de transición forman complejos debido a una valencia secundaria o residual, denominada índice de coordinación; dicha valencia se distribuye en direcciones determinadas en el espacio. Además interpretó numerosas propiedades de los complejos y predijo la existencia de isómeros ópticos inorgánicos. Marie Curie (1867-1934) y su marido Pierre (1859-1906), siendo ambos ayudantes de Bequerel, descubrieron el polonio y el radio. En 1903 recibieron los tres el premio Nobel de Física. Partiendo de la pechblenda, obtuvieron cloruro y bromuro de radio, que tenía la particularidad de emitir calor sin pérdida de masa. Marie Curie propuso llamar radiactividad al fenómeno de emitir radiaciones y llamar radiactivos a los cuerpos que la poseen, y fue ella quien, en 1922, recibió el Premio Nobel de Química. Sommerfeld (1868-1951) aportó una teoría sobre las órbitas elípticas relativas a los átomos; estableció la relación existente entre la capacidad eléctrica y la calorífica de los metales y dedujo también la teoría de los electrones metálicos. Rutherford (1871-1937) debe sus mayores éxitos a las investigaciones sobre la radiactividad, pues fue el primero en establecer la naturaleza y transformaciones de las sustancias radiactivas. Encontró que la radiactividad era el resultado de la desintegración espontánea del radio y que sufría una transformación en diversos elementos que clasificó en rayos alfa, beta y gamma. En 1919, consiguió de forma Página 8
  • 11. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. artificial una transmutación de elementos al bombardear el nitrógeno con partículas alfa. Su teoría sobre la composición del átomo, constituido por un núcleo positivo y los electrones negativos que giran a su alrededor se conoce actualmente con el nombre de modelo atómico de Rutherford. Debye (n 1884). Merecen mención su teoría sobre las fuerzas interiónicas, que junto con otros trabajos en los que aplicó la teoría cuántica a la Química, le valieron el Premio Nobel de Química en 1936. Bohr (1885-1962), en 1911, expuso un nuevo modelo atómico en el que introdujo los principios de la teoría de Planck. Indicó, también, con gran precisión, las características que permitieron el descubrimiento del elemento 72 del sistema periódico (hafnio). Pauli (1900-1958) realizó trabajos significativos relativos a la mecánica cuántica, entre los que destaca su aplicación a la Química. Una de sus grandes aportaciones fue el principio de exclusión, que lleva su nombre, y que regula la distribución de los números cuánticos en los electrones del átomo. Además, predijo la existencia del neutrino a partir del estudio de las anomalías en la emisión de partícula beta. Linus Pauling (1901-1994) fue uno de los primeros en introducir la mecánica cuántica a la Química. Se ha distinguido por sus trabajos relativos a la naturaleza del enlace químico y la estructura molecular de las proteínas. Pauling no sólo recibió el Premio Nobel de Química en el año 54, sino que por sus actitudes antibelicistas recibió el Premio Nobel de la Paz en 1962 Creacion de la ingenieria Quimica (IQ) L a moderna industria química comienza realmente su desarrollo a mediados del siglo XVIII cuando Ruerbruch (1746) pone a punto el método de las cámaras de plomo para producir ácido sulfúrico, y cuando Matt Leblanc (1971) desarrolla el proceso para producir sosa, se acelera dicho desarrollo. La moderna industria química trajo consigo que la forma de quot;hacer químicaquot; Página 9
  • 12. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. que hasta ese momento se había utilizado no fuera capaz de dar respuesta a las nuevas necesidades que eran demandadas. Se produce en consecuencia un vacío que debe cubrir una nueva disciplina que pueda dar satisfacción a estas necesidades creadas por la moderna industria química. Este vacío deberá ser cubierto por lo que, hoy en día, se conoce como Ingeniería Química. La IQ es la rama de la ingeniería que estudia la aplicación, el desarrollo y la operación de procesos de manufactura en los cuales, mediante cambios en la composición y en las características físicas de los materiales, se crean bienes, productos y servicios, industriales o comerciales, en otras palabras, es la ingeniería que diseña, dirige la construcción, y opera equipos y plantas que, a través de procesos físicos y/o químicos, inducen cambios de agregación, de pureza o de identidad de la materia, a una escala industrial rentable. En los últimos años la industria química ha experimentado cambios significativos debido al incremento del costo de la energía y las regulaciones ambientales cada vez más estrictas; esto ha ocasionado modificaciones en los procedimientos de diseño, construcción, operación, administración, análisis, simulación, optimización y control de las plantas de la industria petrolera, petroquímica básica, petroquímica secundaria, fábrica de celulosa y papel, vidrio, cemento, plástico, fibras, etcétera. Ante la globalización de la economía, la competitividad de los bienes y servicios en costo, precio, calidad y presentación ha sido muy dinámica. En este contexto, México gradualmente evoluciona de su papel tradicional de exportador de materias primas (principalmente petróleo) a exportador de manufacturas; es por ello que el país requiere de profesionales de la Ingeniería preparados para modificar y actualizar sus capacidades instaladas, desarrollar nuevos procesos y tecnologías, para participar con éxito en el mercado internacional, incluyendo al doméstico, con un mayor nivel de valor agregado en sus productos. Más aún cuando la industria química ocupa el segundo lugar de producción entre las industrias de transformación, antecedida por la alimentaría, seguida de la industria metálica básica y textil, en las cuales la tecnología de procesos químicos es fundamental. Lo anterior implica una demanda creciente de ingenieros químicos suficientemente preparados para responder a las condiciones cambiantes de la industria química del país. Por lo tanto, es un imperativo para las universidades asumir con responsabilidad el papel primordial que desempeña en la educación para la enseñanza de la ingeniería química, estando cada vez más obligadas a Página 10
  • 13. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. formar profesionales con un alto nivel de preparación, acorde con los retos que se presentan en su actuar ante la sociedad. Para una significativa porción de la población y aun para algunos colegas de otras ramas de la ingeniería, la Ingeniería Química es una profesión que a pesar de estar ampliamente difundida, sigue siendo incomprendida y subestimada en el campo de trabajo. Esto se traduce como: quot;Los Ingenieros Químicos son ingenieros cuando hablan con los químicos... y son químicos cuando se dirigen a los demás ingenierosquot; Investigaciones recientes en química Los recientes avances en biotecnología y ciencia de los materiales están ayudando a definir las fronteras de la investigación química. En biotecnología se ha podido iniciar un esfuerzo internacional para ordenar en serie el genoma humano gracias a instrumentos analíticos sofisticados. Probablemente, el éxito de este proyecto cambiará la naturaleza de campos como la biología molecular y la medicina. La ciencia de los materiales, una combinación interdisciplinaria de física, química e ingeniería, dirige el diseño de los materiales y mecanismos avanzados. Ejemplos recientes son el descubrimiento de ciertos compuestos cerámicos que mantienen su superconductividad a temperaturas por debajo de -196 ºC, el desarrollo de polímeros emisores de luz y la enorme diversidad de compuestos que surgieron de la investigación sobre el buckminsterfullereno. Incluso en los campos convencionales de la investigación química, las nuevas herramientas analíticas están suministrando detalles sin precedentes sobre los productos químicos y sus reacciones. Por ejemplo, las técnicas de láser proporcionan información instantánea de reacciones químicas en fase gaseosa a una escala de femtosegundos (una milésima de una billonésima de segundo). Página 11
  • 14. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Aplicaciones de la Ingeniería Química, hoy en día. Aplicaciones En el Sector Industrial L a industria química es el sector que se ocupa de las transformaciones químicas a gran escala. La industria química se ocupa de la extracción y procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originariamente. Las industrias químicas se pueden clasificar en industrias químicas de base e industrias químicas de transformación. Las primeras trabajan con materias primas naturales, y fabrican productos sencillos semielaborados que son la base de las segundas. Las industrias de base están localizadas en lugares próximos a las fuentes de suministros. Las industrias químicas de base toman sus materias primas del aire (oxígeno y nitrógeno), del agua (hidrógeno), de la tierra (carbón, petróleo y minerales) y de la biosfera (caucho, grasas, madera y alcaloides). Las industrias de transformación convierten los productos semielaborados en nuevos productos que pueden salir directamente al mercado o ser susceptibles de utilización por otros sectores. Tradicionalmente, las operaciones de la industria química se basaban en una simple modificación o en un aumento de las dimensiones de los aparatos utilizados por los investigadores en los laboratorios. En la actualidad, todo proceso químico se estudia cuidadosamente en el laboratorio antes de convertirse en un proceso industrial y se desarrolla gradualmente en instalaciones piloto, no implantándose a gran escala hasta que no queda demostrada su rentabilidad. La transición desde el laboratorio hasta la fábrica es la base de la industria química, que reúne en un solo proceso continuo llamado cadena o línea de producción las operaciones unitarias que en el laboratorio se efectúan de forma independiente. Estas operaciones unitarias son las mismas sea cual fuere la naturaleza específica del material que se procesa. Página 12
  • 15. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. 1.- Aplicación en Las Industrias Alimenticias Los procesos utilizados en la industrias de alimentos constituyen el factor de mayor importancia en las condiciones de vida y en la búsqueda de soluciones que permitan preservar las características de los alimentos por largos períodos, utilizando procedimientos adecuados en la aplicación de sustancias químicas en los alimentos tales como el enfriamiento, congelación, pasteurización, secado, ahumado, conservación por productos químicos y otros de carácter similares que se les puede aplicar estas sustancias para su conservación y al beneficio humano. Las industrias de alimentos como la MERK han desarrollado nuevos productos como flavoides, folatos y ácidos grasos polinsaturados (omega 3) para alimentos funcionales y suplementos alimenticios. también ofrece suplementos de vitaminas y minerales de los cuales MERK ha sido internacionalmente reconocido como un proveedor de primera calidad, además todo los productos son enriquecidos con enzimas, antioxidantes y preservantes, etc. Los aditivos constituyen importancia en el valor de los alimentos procesados, ya que son empleados a alimentos mas de 2000 aditivos alimentarios, colorantes artificiales, edulcorantes, antimicrobianos, antioxidantes, autorizados para usarse en los alimentos. La mayor parte de los alimento como harinas, enlatados, contiene aditivos pero aún más las golosinas, los pepitos. Procedimientos Químicos Utilizados en el Sector Alimenticio (Algunos) Nitrógeno. Es una de las formas más natural de darle protección a los alimentos de los defectos no deseados del oxígenos. El nitrógeno cumple ciertos requisitos en la disponibilidad, manejo y propiedades que influyen en la preservación las cuales con la química, la física y características organolépticas. En la industria de alimentos, el Nitrógeno se aplica en la producción de aceites vegetales y de pescados, grasas animales, carnes, productos lácteos. En granos Página 13
  • 16. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. como el café, maní, almendras, nueces, pasteles y alimentos preparados. En jugos y pulpas de frutas y vegetales, conservación de vinos, entre otros. La aplicación de nitrógeno como gas inerte permite mantener las características organolépticas de los alimentos por largos períodos. Estas características son alteradas normalmente por la utilización de los métodos convencionales. El envasado con, atmósferas protectoras de nitrógeno, permite eliminar las alteraciones bacterianas y químicas que sufren los alimentos en los procesos convencionales. Ventajas: Conservado de cualidades organolépticas.  Conservado de nutrientes.  Conservado del calor.  No permite la proliferación de las bacterias.  Su aplicación puede efectuarse en instalaciones ya existentes y en todos los  sistemas de envasados en líneas. Congelación Criogénica (Criocongelación) Este proceso consiste en la aplicación intensa del frío para reducir la temperatura a –18 ºC como mínimo, bloqueando de esta manera las reacciones bioquímicas de los procesos enzimáticos que destruyen los alimentos.- La congelación mediante los sistemas convencionales requiere de largos períodos, sufriendo los alimentos la deshidratación celular, pérdidas de proteínas, color, sabor, etc., perdiendo hasta un 10 % de H2 en peso. Ventajas: Aplicable a diferentes productos: carnes, verduras, frutas, alimentos  preparados, etc. Deshidratación menor a 0,5% del peso específico.  Inalterabilidad del aspecto superficial.  Notable reducción de los costos de  inversión. Página 14
  • 17. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Criopulverización: Son sustancias que presentan bajos puntos de ablandamiento o termosensibles como productos provenientes del caucho, productos oleaginosos, alimentos y productos farmacéuticos al igual que algunos materiales que no pueden ser triturados en molinos convencionales, son hoy día fácil y económicamente pulverizados con nitrógenos líquido. En la industria del café, azúcar, especies y oleaginosas, etc., esta aplicación presenta ventajas adicionales tales como: Incrementos de la producción.  Reducción del consumo de energía  Homogeneidad del producto y disminución de material reciclable.  Hidrógeno En las grasas, aceites y ácidos grasos, el hidrógeno se aplica para modificar algunas propiedades físico – químicas tales como punto de fusión, estabilidad química y disminución del color y olor. Los aceites comestibles comúnmente hidrogenados son los de soya, palma, maní y maíz. Sparger Muchos líquidos poseen gases disueltos no deseados (O2) que ocasionan deterioro o mala calidad del producto. Estos gases de los fluidos son eliminados por sistema de Sparger, manteniendo la pureza del producto. Oxicar pone en sus manos esta tecnología para la industria alimenticia, química, petroquímica y petrolera. Irradiación Consiste en exponer a niveles altos de radiación para matar los insectos y las bacterias nocivas; luego se empacan en recipientes sellados en los que se pueden almacenar por meses sin que se descompongan. Página 15
  • 18. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Las fuentes de radiación utilizada para preservar la mayoría de los alimentos son: el cobalto (60) y el cesio (137) que son emisores y también se pueden utilizar los rayos X y los rayos de electrones. A través de la radiación se pueden destruir los nutrientes tales como vitaminas y aminoácidos. Inconvenientes de la Ingeniería Química en El Sector Industrial Residuos tóxicos Los residuos tóxicos son los materiales sólidos, líquidos o gaseosos que contienen sustancias dañinas para el medio ambiente, para el ser humano y para los recursos naturales. Los principales componentes que dan a los residuos su carácter peligroso son: metales pesados, cianuros, dibenzo-p-dioxinas, biocidas y productos fitosanitarios, éteres, amianto, hidrocarburos aromáticos policíclicos, fósforo y sus derivados, y compuestos inorgánicos del flúor. Pueden estar contenidos en recipientes que son destinados al abandono o se utiliza la eliminación mediante vertido controlado que es el método más utilizado. El resto de los residuos se incinera y una pequeña parte se utiliza como fertilizante orgánico. Los residuos peligrosos no se eliminan, se almacenan dentro de contenedores en lugares protegidos. Otros métodos más adecuados son su almacenamiento en silos de hormigón o en formaciones geológicas profundas, aunque ninguno es del todo fiable a largo plazo. Los residuos más peligrosos son las sustancias biológicas, los compuestos químicos tóxicos e inflamables y los residuos radiactivos. Las sustancias radiactivas son peligrosas porque una exposición prolongada a su radiación daña a los organismos vivos, y porque las sustancias retienen la radiactividad durante mucho tiempo. Contaminación atmosférica La contaminación atmosférica es la que se produce en la atmósfera, según su nombre indica, y es producida por residuos o productos secundarios gaseosos sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud del hombre y la salud y Página 16
  • 19. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. bienestar de las plantas y animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión lenta de estos productos. Dióxido de carbono El aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera ha sido uno de los impactos que el uso de combustibles fósiles ha producido sobre el medio ambiente terrestre. La cantidad de CO2 atmosférico había permanecido estable, aparentemente durante siglos, pero en los últimos 100 años ha ascendido. Lo significativo de este cambio es que puede provocar un aumento de la temperatura de la Tierra a través del proceso conocido como efecto invernadero. El dióxido de carbono atmosférico tiende a impedir que la radiación de onda larga escape al espacio exterior; dado que se produce más calor y puede escapar menos, la temperatura global de la Tierra aumenta. Un calentamiento global alto en la atmósfera tendría graves efectos sobre el medio ambiente. Aceleraría la fusión de los casquetes polares, haría subir el nivel de los mares, cambiaría el clima regional y globalmente, alteraría la vegetación natural y afectaría a las cosechas. Estos cambios tendrían un enorme impacto sobre la civilización humana. Efecto invernadero La Tierra se calienta gracias a la energía del Sol. Cuando esta energía llega a la atmósfera, una parte es reflejada de nuevo al espacio, otra pequeña parte es absorbida, y la restante llega a la Tierra y calienta su superficie. Pero cuando la Tierra refleja a su vez la energía hacia la atmósfera, ocurre algo diferente. En lugar de atravesarla y llegar al espacio, los gases de la atmósfera Página 17
  • 20. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. absorben una gran parte de esta energía. Esto contribuye a mantener caliente el planeta. De esta manera, la atmósfera deja que la radiación solar la atraviese para calentar la Tierra, pero no deja salir la radiación que la Tierra irradia hacia el espacio. En un invernadero ocurre lo mismo, salvo que en el invernadero se utiliza cristal, en vez de gases, para retener el calor. Por eso llamamos a este fenómeno efecto invernadero. Los gases invernadero de la atmósfera cumplen la función de mantener la temperatura media adecuada para la Tierra, a pesar de que las temperaturas varíen mucho de un lugar a otro. Si estos gases aumentaran, retendrían demasiado calor. Esto provocaría el recalentamiento del planeta. Lluvia ácida La lluvia ácida se forma cuando los óxidos de azufre y nitrógeno se combinan con la humedad atmosférica para formar ácidos sulfúrico y nítrico, que pueden ser arrastrados a grandes distancias de su lugar de origen antes de depositarse en forma de lluvia. Adopta también a veces la forma de nieve o niebla, o precipitarse en forma sólida. Un término científico más apropiado sería quot;deposición ácidaquot;. La forma seca de la deposición es tan dañina para el medio ambiente como la líquida. La lluvia ácida puede erosionar estructuras, dañar los bosques y las cosechas, y poner en peligro la vida en los lagos y los ríos. Destrucción del ozono La actividad humana está teniendo un impacto negativo sobre la capa de ozono. Los estudios muestran que la capa de ozono está siendo afectada por el uso creciente de CFC que se emplean en refrigeración, aire acondicionado, disolventes de limpieza, materiales de empaquetado y aerosoles. Este CFC esta haciéndole a la capa de ozono un gran agujero que hace que las radiaciones ultravioletas del sol entren con mas facilidad y esos rayos afectan mucho al medio ambiente y al hombre, que le puede producir cáncer de piel. Debido a la creciente amenaza que representan estos peligrosos efectos sobre el medio ambiente, muchos países trabajan en el proyecto de suprimir la fabricación y uso de los CFC. No obstante, los CFC pueden permanecer en la atmósfera durante más de 100 años, por lo que la destrucción del ozono continuará representando una amenaza durante décadas Página 18
  • 21. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Mi Conclusión A fin de conclusión tenemos que el medio que nos rodea y en el que el hombre trabaja, vive y descansa constituye un sistema integral de cuerpos y fenómenos interconectados, la interconexión de todos estos elementos, incluyendo el medio ambiente, se pone de manifiesto en el hecho de de que el cambio de uno de los componentes repercute en los demás y produce cambios en su estado, estos cambios se deben tanto a procesos naturales como a la actividad del hombre. Entonces, conociendo el objetivo principal de la química como ciencia e ingeniería, es el encontrar la manera de mejorar la calidad de vida del ser humano, y por tanto de sus alrededores, ya que en ese sistema compuesto en el que vive cualquiera alteración, provoca un desequilibrio total, que puede repercutir directa o indirectamente en el propio desarrollo de la humanidad. La naturaleza circundante constituye la base necesaria de la existencia del hombre siendo la fuente de la energía y de las materias que se utilizan en el proceso de la actividad vital del hombre. En la actualidad el intercambio de materia y de energía ha alcanzado tales dimensiones que la actividad productiva del hombre se ha convertido en un factor poderoso de acción global sobre la naturaleza. Las extracciones de energía y materias del medio ambiente que la sociedad lleva a cabo, así como su devolución en otras formas (como desechos industriales, químicos y petroleros) alteran el curso de los procesos naturales en las rotaciones energético-materiales naturales dinámicamente equilibradas Tras la búsqueda de las herramientas y de la facilitación de la vida diaria del hombre, la ingeniería química ha creado muchos procesos que bajan los costos, pero muchos de ellos, a pasar de ser baratos monetariamente, son caros, ya que contaminan y erosionan el medio, por lo tanto la tarea real del ingeniero químico es el encontrar productos y procesos que mejoren la calidad de vida del ser humano y promuevan también el desarrollo del ambiente. Página 19
  • 22. Desarrollo Histórico de la Ingeniería Química I.T.V. Bibliografía El centro de documentos, publicaciones y recursos educativos © 1997 Monografias.com S.A. http://www.monografias.com/trabajos15/quimica-alimentos/quimica- alimentos.shtml Skoog, Douglas A.;West, Donald M.; et al Química Analítica traduc. Maria el Carmen Ramírez Medeles y Rosa Zugazagoitia Herranz séptima edición MC GRAW HILL, México, 2004 795 p Wade Jr. L. G. Química Orgánica Quinta edición PEARSON Educación S.A., Madrid, 2004 1296 p Smith, J.M.; Van Ness, H.C.; et al Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química traduc. Efrén Alatorre Miguel, Ester Fdez. Alvarado y Emilio Sordo Zabay séptima edición The Mc Graw Hill, México, 2007 816 p G. William Daub & William S. Seese Química Séptima edición Pearson Educación, Mexico. 652p Best Seller. Raymond Chang 7ma Edición. Editorial Mc Graw Hill. 2020 p Página 20

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