Etchegaray Armijo, Rafael Andrés2026-09-072026-09-072026-07https://repositorio.usm.cl/handle/123456789/79131El presente trabajo desarrolla un laboratorio virtual para el análisis integrado de inocuidad y calidad en procesos de esterilización continua de alimentos líquidos mediante Aspen Plus V14. El caso base corresponde a leche procesada en un tren UHT indirecto compuesto por regeneración térmica, calentamiento rápido, tubo de retención, regeneración de salida y enfriamiento final. La motivación principal radica en construir una herramienta virtual que permita representar, modificar y analizar de manera didáctica distintas configuraciones de un proceso UHT, facilitando la comprensión del comportamiento térmico del sistema y del efecto que tienen las variables de operación sobre el desempeño global del proceso. A través de este laboratorio virtual es posible estudiar el funcionamiento del tren UHT sin depender de una planta piloto física, observar la interacción entre las etapas de calentamiento, retención, regeneración y enfriamiento, y evaluar cómo distintas condiciones de operación afectan simultáneamente la inocuidad microbiológica, la calidad del producto y la eficiencia energética. Para lograrlo, se desarrolló una metodología que integra Aspen Plus V14, Aspen Exchanger Design and Rating (EDR), bloques Calculator y hojas de cálculo en Excel. Aspen Plus resuelve los balances de masa y energía, EDR proporciona geometrías, coeficientes y perfiles térmicos, Calculator permite importar y exportar variables del flowsheet, y Excel ejecuta cálculos de integración numérica para letalidad, calidad y dimensionamiento del tubo de retención. El modelo incorpora cinética térmica mediante parámetros D, z y F0, utiliza el criterio 12D para las esporas de Clostridium botulinum, empleadas como objetivo microbiológico de referencia, y calcula el largo requerido del tubo de retención como variable dependiente de las condiciones de operación. Además, se implementa el cálculo de calidad como fracción retenida del atributo seleccionado, considerando el perfil radial de velocidad en el tubo y la historia térmica variable en los intercambiadores. Se incluyen secciones de resultados para(...).This work develops a virtual laboratory for the integrated analysis of safety and quality in continuous sterilization processes of liquid foods using Aspen Plus V14. The base case corresponds to milk processed in an indirect UHT train composed of thermal regeneration, rapid heating, a holding tube, outlet regeneration, and final cooling. The main motivation is to build a virtual tool that allows different UHT process configurations to be represented, modified, and analyzed in a didactic way, facilitating the understanding of the thermal behavior of the system and the effect of operating variables on the overall process performance. Through this virtual laboratory, it is possible to study the operation of the UHT train without relying on a physical pilot plant, observe the interaction between the heating, holding, regeneration, and cooling stages, and evaluate how different operating conditions simultaneously affect microbiological safety, product quality, and energy efficiency. To achieve this, a methodology integrating Aspen Plus V14, Aspen Exchanger Design and Rating (EDR), Calculator blocks, and Excel spreadsheets was developed. Aspen Plus solves the mass and energy balances, EDR provides geometries, heat transfer coefficients, and thermal profiles, Calculator enables the import and export of flowsheet variables, and Excel performs numerical integration calculations for lethality, quality, and holding tube sizing. The model incorporates thermal kinetics through D, z, and F₀ parameters, applies the 12D criterion to Clostridium botulinum spores, used as the reference microbial target, and calculates the required holding tube length as a variable dependent on the operating conditions. In addition, quality is calculated as the retained fraction of the selected attribute, considering the radial velocity profile in the holding tube and the variable thermal history in the heat exchangers. The work includes result sections for(...).155 páginasesAttribution-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/Esterilización de alimentosProcesamiento UHTLecheInocuidad alimentariaCalidad de alimentosEficiencia energéticaProcesos térmicosCinética térmica35609002926712 Hambre cero12 Producción y consumo responsables