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Título : Material didáctico y aplicaciones digitales de reología para reforzar el proceso de enseñanza-aprendizaje del Taller Multidisciplinario de Ingeniería en Alimentos opción Reología y Textura de Alimentos.
Autor : SOSA HERRERA, MARIA GUADALUPE
MARTINEZ PADILLA, LAURA PATRICIA
Fecha de publicación : 2017
Resumen : Para que la educación responda a las necesidades actuales y del futuro, se debe dar cabida a las herramientas tecnológicas y hacer grandes esfuerzos para buscar la mejor manera de utilizarlas, debido a que los desafíos que se desprenden de los cambios que experimenta la sociedad, demandan mayores habilidades en el uso de herramientas digitales por parte de los estudiantes y los docentes, en una concepción del desarrollo humano que satisfaga las necesidades de las generaciones futuras, por estas razones, esta propuesta se enfoca hacia el uso pedagógico de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC), para el fortalecimiento de estrategias didácticas del Taller Multidisciplinario de Ingeniería en Alimentos de Reología y Textura propiciando estrategias didácticas que le permitan al estudiante no sólo la exploración del área de reología, la modelación del flujo y la deformación de los sistemas alimenticios, sino el desarrollo de estrategias y la aplicación de técnicas que le permitan comprender el comportamiento reológico de los materiales, particularmente de alimentos. Los alimentos, además de ofrecer un olor, un color y un sabor característicos, exhiben determinado comportamiento mecánico: reaccionan de un cierto modo cuando intentamos deformarlos. Pueden ser duros o blandos, correosos, quebradizos o gomosos; de textura uniforme y fibrosa, entre otros. Unos fluyen fácilmente, otros con dificultad, por lo que para expresar o estimar su comportamiento mecánico, existen dos procedimientos, uno de ellos, el método sensorial, consiste en tocar, estrujar, morder o masticar el alimento y describir las sensaciones recogidas. Las apreciaciones de este tipo varían ampliamente con el individuo que las efectúa, por lo que es preciso someterlas a un tratamiento estadístico. El segundo grupo de procedimientos de evaluación, que es el tema que se desarrollará en este proyecto, utiliza métodos físicos en los cuales el valor apreciado no depende, en este caso del individuo que efectúa la medición, pues se realiza instrumentalmente. A este estudio físico del comportamiento mecánico de los materiales se le denomina reología, que actualmente se define como la ciencia de la deformación y flujo de la materia (Lapasin y Pricl, 1992). Existen razones fundamentales para justificar el estudio del comportamiento reológico de los alimentos, particularmente en el caso de los polisacáridos y las proteínas que los componen. En primer lugar, contribuye al conocimiento de su estructura; por ejemplo, existe cierta relación entre el tamaño y la forma molecular de las sustancias en disolución y su viscosidad, así como entre el grado de entrecruzamiento de los hidrocoloides y su elasticidad. En segundo lugar en la industria de los alimentos se efectúan con frecuencia medidas reológicas sobre las materias primas y los productos elaborados, estas medidas suelen ser de gran utilidad para el control de los procesos. Un aspecto más a considerar es que la reología presta una valiosa ayuda al diseño de equipo de bombeo y transferencia de calor; es preciso que tolvas, tuberías y bombas se adecúen a las características de los productos en los que se van a emplear. De esta forma, cuanto mejor se conozca la reología del producto a procesar, más eficaces serán las maquinarías seleccionadas. Finalmente, las características reológicas de un alimento influyen de manera considerable en la aceptación de un producto por los consumidores. Por tales razones, el estudio de la propiedades reológicas de hidrocoloides así como su efecto en diferentes sistemas alimenticios es uno de los objetivos principales del TMIA de reología y textura de alimentos, la cual es un área que requiere de un aprendizaje significativo en donde el estudiante interiorice el conocimiento y lo adapte a los conocimientos previos enriqueciendo así su formación como profesionista. En este sentido, las TIC, se han convertido en una poderosa herramienta didáctica que suscitan la colaboración en los alumnos, centrarse en sus aprendizajes, mejoran la motivación y el interés, promueven la integración y estimulan el desarrollo de ciertas habilidades intelectuales tales como el razonamiento, la resolución de problemas, la creatividad y la capacidad de aprender a aprender, considerando además que los recursos educativos digitales tienen cualidades que no tienen los recursos educativos tradicionales, entre ellos, la capacidad para acercar al estudiante a la comprensión de procesos, mediante las simulaciones y laboratorios virtuales que representan situaciones reales o ficticias. Las simulaciones son recursos digitales interactivos; son sistemas en los que el sujeto puede modificar con sus acciones la respuesta del emisor de información, brindando al estudiante un cierto grado de control sobre su proceso de aprendizaje.
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6004
metadata.dc.contributor.responsible: SOSA HERRERA, MARIA GUADALUPE
metadata.dc.coverage.temporal: 2017-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis: El desarrollo de material didáctico y aplicaciones digitales de reología para reforzar el proceso de enseñanza-aprendizaje del Taller Multidisciplinario de Ingeniería en Alimentos, opción Reología y Textura de Alimentos, a través de las TIC, permitirá que los estudiantes del mismo obtengan un aprendizaje significativo cuando los nuevos conocimientos se vinculen de una manera clara y estable con los conocimientos previos con los cuales disponen de asignaturas anteriores a ésta, además de que el hecho de incursionar en involucrarse en la tecnología a partir del desarrollo de actividades, los mantendrá motivados e interesados en el descubrimiento, en trasladarse a lo desconocido, conllevando, lo anterior, a que su mente se proyecte hacia la imaginación, la creatividad y el análisis, que es lo que entre otras cosas, se desea obtener en la asignatura en cuestión.
metadata.dc.description.strategies: Fase 1. Elaboración de material didáctico Se realizarán los manuales de operación en presentación digital o video para -Viscosímetro capilar de vidrio tipo Ostwald, para la caracterización de fluidos newtonianos de baja viscosidad. -Viscosímetro rotacional RVT, Brookfield, para la caracterización de fluidos newtonianos de alta viscosidad y no newtonianos de tipo potencia. -Viscosímetro rotacional MC1, Anton Paar, para la caracterización de fluidos no newtonianos -Viscosímetro rotacional QC, Anton Paar, para la caracterización de dispersiones de almidón y fluidos alimenticios no newtonianos -Reómetro MCR 301, Anton Paar, para la caracterización de fluidos newtonianos, no newtonianos y materiales semisólidos. Para la presentación digital se podrá emplear software como power point, Publisher, prezzi o flipbook professional El desarrollo y elaboración de video se realizará empleando el software Camtasia Studio. Fase 2. Base de datos Se caracterizarán diferentes productos para constituir una base de datos del comportamiento al flujo de diversos sistemas alimenticios que sirvan como ejemplo para la mejor comprensión de los aspectos reológicos de sistemas alimenticios, los cuales comprenden: -Viscosímetro capilar de vidrio tipo Ostwald: Determinación de viscosidad intrínseca empleando disoluciones de hidrocoloide de baja concentración y disoluciones de peso molecular específico. -Viscosímetro rotacional RVT, Brookfield: caracterización del comportamiento al flujo, mediante el método de Mitshka para productos alimenticios fluidos de viscosidad intermedia (cátsup, jarabe de chocolate, entre otros) así como disoluciones de hidrocoloides a diferente concentración, empleando geometría de discos en medio infinito. -Viscosímetro rotacional MC1, Anton Paar: Caracterización del comportamiento al flujo de productos alimenticios fluidos y/o disoluciones de hidrocoloides a diferente concentración, empleando geometría de cilindros concéntricos. -Viscosímetro rotacional QC, Anton Paar: Caracterización del proceso de gelatinización de dispersiones de almidón, en función de la temperatura y cizallamiento, así como de su comportamiento al flujo, empleando geometría de paleta. -Reómetro MCR 301, Anton Paar: Caracterización del comportamiento al flujo de sistemas alimenticios de baja viscosidad empleando geometría de cono y plato. Para dar mayor validez a las pruebas que servirán para integrar la base de datos se requiere de la verificación de operación de los instrumentos con materiales de referencia, así como el mantenimiento previo de algunos de los instrumentos (QC, MCR 301). Como parte de la integración de la base de datos se realizarán tomas en microscopio óptico de los diferentes materiales a caracterizar en los viscosímetros rotacionales, antes y después de su caracterización, a diferentes velocidades de cizalla, como propuesta para poder correlacionar en fluidos no newtonianos, el cambio de viscosidad con la estructura microscópica de los mismos, a través de software de análisis de imágenes. Fase 3 Desarrollo de programa interactivo Se desarrollará un programa interactivo para la modelización del comportamiento al flujo de diversos materiales empleando modelos reológicos convencionales para fluidos de tipo fluidificantes independientes del tiempo de cizallamieno, de manera que se tenga una visualización de los modelos a través de un programa basado en las librerías de computo científico scipy, numpy, pandas y mathplotlib en el lenguaje de programación python. El programa constituirá una herramienta didáctica para la enseñanza de los modelos y los datos del equipo, ya que permitirá la visualización interactiva obtenida a través de gráficas en tiempo real y la representación de las ecuaciones y parámetros que intervienen en los modelos.
General Desarrollar material didáctico y aplicaciones digitales de reología para reforzar el proceso de enseñanza-aprendizaje del Taller Multidisciplinario de Ingeniería en Alimentos opción Reología y Textura de Alimentos. Particulares Elaborar material didáctico que permita una mayor comprensión del principio, manejo y operación de viscosímetro capilar de vidrio, reómetros y viscosímetros rotacionales, con geometrías convencionales y no convencionales, empleados en la caracterización de materales fluidos, newtonianos y no newtonianos, en el TMIA de Reología y Textura, por medio de manuales de operación, presentaciones digitales y/o video. Realizar una base de datos multimedia que comprenda la caracterización reológica de diversos productos alimenticios que sirvan como ejemplos clave en la descripción de los diferentes modelos reológicos aplicables, permitiendo la visualización y comparación de las curvas de flujo y de viscosidad de los comportamientos reológicos propios de sistemas alimenticios. Realizar toma y análisis de imágenes que permitan la asociación del comportamiento reológico de los sistemas alimenticios con su estructura física, por medio de microscopía óptica. Elaborar programas interactivos que permitan la visualización gráfica, modelación y/o ajuste a modelos matemáticos del comportamiento reológico de sistemas alimenticios.
metadata.dc.description.goals: En este proyecto se considera que se concluyó con las metas propuestas, dentro de la cuales se encuentran: Manual para el Reómetro MCR301, Anton Paar Se elaboró en video, con formato mp4 el cual se encuentra disponible en la Red Universitaria de Aprendizaje con el siguiente enlace: https://www.rua.unam.mx/portal/recursos/ficha/78909/. Al ser uno de los instrumentos de mayor aplicación en el laboratorio, se elaboró adicionalmente un e-book y en conjunto sirvieron para el trabajo de titulación de un alumno de licenciatura. Para la elaboración de los videos se emplearon los programas “Camtasia” y Snag-it” adquiridos como parte del proyecto. Manual para el Réometro MCR92 y viscosímetro Rheolab QC, Anton Paar. De ambos se cuenta con el material en presentación “power-point” y en video. Estos instrumentos operna con el nuevo software, “Rheocompass”, adquirido con el financiamiento otorgado en este proyecto. La elaboración de estos manuales albergó un 3 sservicio sociales. Se impartió un curso para profesores de los distintos laboratorios en donde los alumnos tienen acceso y desarrollan experimentación con el viscosímetro Rheolab QC, actualizándose además en el manejo del nuevo software adquirido “Rheocompass”. Manual para viscosímetros rotacionales MC1, Paar Physica, y RVT Brookfield presentación “power point” y video. Adicionalmente para el tratamiento de datos se elaboró un material digital que contempla el uso del método de Mitschka para modelar fluidos tipo potencia. Al respecto se concluyeron dos servicios sociales. Manual en presentación digital en “power point” y video del viscosímetro capilar de vidrio tipo Cannon Fenske, con otro servicio social concluido. Con relación a la base de datos se caracterizaron fluidos newtonianos y no newtonianos bajo condiciones específicas en los diferentes instrumentos considerados. De ellos surgieron 3 tesis de licenciatura. Con relación al análisis de imágenes, se realizó un manual para el uso de software “image pro plus” que permita la caracterización cuantitativa de imágenes al microscopio o digitalizadas, con ello se concluyó otro servicio social. Parte del material generado se presentó en congresos. Con la visita del profesor participante externo a la UNAM, quien brindó asesoría para la creación de una página web y desarrollo de material interactivo dentro de la misma página empleando lenguaje “java”; para ello el profesor impartió un curso a profesores y alumnos involucrados durante su estancia. Como resultado se generó el sitio web https://sites.google.com/view/rheologydatabase/inicio, el cual incluye la base de datos, una base de cálculo que permite la modelización del comportamiento al flujo de diversos materiales empleando modelos reológicos convencionales para fluidos de tipo adelgazantes a la cizalla, mediante el método de Mitschka, algunos de los manuales generados e información general sobre fluidos.
metadata.dc.description.selfAssessment: Se considera que se cumplió con los compromisos adquiridos, ya que se cuenta con todos los manuales digitales, es decir el material multimedia, en presentación “power point” y de los cuales se hizo edición y adaptación a video. De estos materiales se cuenta ya con presencia en la Red Universitaria de Aprendizaje y los faltantes ya se está gestionando su incorporación a dicha red. Se realizaron los mantenimientos propuestos y la verificación con materiales de referencia. Se cumplió con los productos comprometidos como la titulación de alumnos de licenciatura, de los cuales 3 ya están titulados y una más sólo en espera de poder solicitar fecha de examen. De igual forma se crearon tres programas de servicio social, los cuales albergaron a 8 estudiantes de la licenciatura de Ingeniería en Alimentos, quienes concluyeron su servicio. Se realizó la experimentación que consistió en la caracterización del comportamiento al flujo de alimentos fluidos, cuyos resultados ayudaron a construir una base de datos con propiedades de flujo de distintos fluidos alimenticios.En complemento, se presentaron 3 trabajos en congresos. Con ayuda del profesor visitante se creó una página web que alberga la base de datos, así como algunos manuales, así mismo, se desarrolló un software interactivo, empleando lenguaje Java, que permite obtener el modelo reológico de fluidos no newtonianos fluidificantes a la cizalla, empleando uno de los modelos más usados, asociados con el método de Mitshka. Este se encuentra dentro de la página web, la cual al ser un medio dinámico, hasta la fecha se continua actualizando y enriqueciendo.
metadata.dc.description.goalsAchieved: Año 1. Elaboración de material didáctico Se realizarán los manuales de operación en presentación digital para: -Viscosímetro capilar de vidrio tipo Ostwald, . -Viscosímetro rotacional RVT, Brookfield -Viscosímetro rotacional MC1, Anton Paar -Viscosímetro rotacional QC, Anton Paar -Reómetro MCR 301, Anton Paar Se delimitará la estructura y formato de videos interactivos que permitan una mejor comprensión de la operación y funcionamiento de los instrumentos antes mencionados. Se iniciará la producción de los mismos. Se realizará el mantenimiento anual preventivo de los reómetros QC y MCR 301. Se realizará la verificación de operación de los instrumentos a emplear con materiales de referencia de viscosidad específica. Año 2. Base de datos Se concluirán los videos interactivos para la caracterización de fluidos en viscosímetros rotacionales, empleando geometrías convencionales y no convencionales y viscosímetro capilar de vidrio. Se realizará la caracterización de diversos productos alimenticios fluidos, newtonianos y no newtonianos, bajo condiciones específicas, en los diferentes instrumento considerados, con geometrías convencionales y no convencionales, con cuya información se establecerá una base de datos interactiva. Se obtendrán imágenes al miscroscopio óptico de los diferentes productos caracterizados y se analizarán empleando un software de análisis de imagen. Año 3 Desarrollo de programa interactivo Se desarrollará una página web que permita albergar el material generado. Se concluirá conuna base de datos que permita visualizar diferentes comportamientos reológicos encontrados en el área de alimentos. Se realizará una base de cálculo que permita la modelización del comportamiento al flujo de diversos materiales empleando modelos reológicos convencionales para alimentos fluidos de tipo adelgazante a la cizalla, independientes del tiempo de cizallamiento.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán
metadata.dc.subject.DGAPA: Ingenierías
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible: MARTINEZ PADILLA, LAURA PATRICIA
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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