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OPERACIONES UNITARIAS

GUA DEL ALUMNO

SECRETARA DE EDUCACIN PBLICA SUBSECRETARA DE EDUCACIN SUPERIOR E INVESTIGACIN CIENTFICA

SUBSISTEMA DE UNIVERSIDADES TECNOLGICAS COORDINACIN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLGICAS

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ELABOR:

GRUPO DE DIRECTORES DE LA CARRERA DE TECNOLOGA DE ALIMENTOS

REVIS: COMISIN ACADMICA NACIONAL DEL REA AGROINDUSTRIAL ALIMENTARIA

APROB: COORDINACIN GENERAL DE

UNIVERSIDADES TECNOLGICAS

FECHA DE ENTRADA EN VIGOR:

SEPTIEMBRE 2001

Revisin no. 0.

Fecha de revisin: septiembre, 2001. Pgina 2 de 1 F-CADI-SA-MA-14-GA-A

I. DIRECTORIO

(Anotar el nombre del funcionario actual) SECRETARO DE EDUCACIN PBLICA

(Anotar el nombre del funcionario actual) SUBSECRETARIO DE EDUCACIN SUPERIOR E INVESTIGACIN CIENTFICA

DR. ARTURO NAVA JAIMES COORDINADOR GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLGICAS

RECONOCIMIENTOS Ing. Carlos Roberto Camarillo Rojas M. C. Ofelia Araceli Lpez Meja Universidad Tecnolgica de Tecamachalco

OPERACIONES UNITARIAS D.R. 20001 ESTA OBRA, SUS CARACTERSTICAS Y DERECHOS SON PROPIEDAD DE LA: COORDINACIN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLGICAS (CGUT) FRANCISCO PETRARCA No. 321, COL. CHAPULTEPEC MORALES, MXICO D.F. LOS DERECHOS DE PUBLICACIN PERTENECEN A LA CGUT. QUEDA PROHIBIDA SU REPRODUCCIN PARCIAL O TOTAL POR CUALQUIER MEDIO, SIN AUTORIZACIN PREVIA Y POR ESCRITO DEL TITULAR DE LOS DERECHOS.

ISBN (EN TRMITE) IMPRESO EN MXICO.

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NDICE

# CONTENIDO PAGINA

I. DIRECTORIO Y RECONOCIMIENTOS 2

II. NDICE 3 III. INTRODUCCIN DE LA ASIGNATURA 4 IV DIAGNOSTICO DE CONOCIMIENTOS 6

V. UNIDADES TEMTICAS

UNIDAD I. VARIABLES Y MAGNITUDES UNIDAD II. TECNOLOGA DE LA FABRICACIN ALIMENTARIA UNIDAD III. INSTALACIONES DE MQUINAS Y EQUIPOS AUXILIARES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA UNIDAD IV. FLUJO DE FLUDOS UNIDAD V. TRANSFERENCIA DE CALOR UNIDAD VI. PROCESOS DE SEPARACIN UNIDAD VII. REDUCCIN DE TAMAO UNIDAD VIII. MEZCLADO

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VI. REFERENCIAS

VII. GLOSARIO VIII. ANEXOS (FIGURAS, TABLAS, ETC.)

1. Evaluacin del curso, taller, materiales. 2. Resultados Finales de evaluacin del aprendizaje 3. Respuestas de las prcticas

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III. INTRODUCCIN DE LA ASIGNATURA

Sera prcticamente imposible estudiar el nmero casi infinito de procesos qumicos que se llevan a cabo en la industria diariamente, si no hubiera un punto en comn a todos ellos. Afortunadamente, esta conexin existe. Cualquier proceso que se pueda disear consta de una serie de operaciones fsicas y qumicas que,en algunos casos son especficas del proceso considerado, pero en otros, son operaciones comunes e iguales para varios procesos. Generalmente un proceso puede descomponerse en la siguiente secuencia: 1.- Materias Primas 2.- Operaciones fsicas de acondicionamiento 3.- Reacciones qumicas 4.- Operaciones fsicas de separacin 5.- Productos Cada una de estas operaciones es una operacin unitaria. Este concepto fue introducido en 1915 por el profesor Little, del Massachussets Institute of Technology (M.I.T.). La definicin dada entonces, fue la siguiente: "... todo proceso qumico conducido en cualquier escala puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudieran llamarse operaciones unitarias, como pulverizacin, secado, cristalizacin, filtracin1 evaporacin, destilacin, etc. El nmero de estas operaciones bsicas no es muy grande, y generalmente slo unas cuantas de entre ellas intervienen en un proceso determinado." Con esta simplificacin se ha reducido la complejidad del estudio de los procesos industriales, pues del conjunto de todos los procesos qumicos que pueden imaginarse bastar con estudiar el grupo de las 25 30 operaciones unitarias existentes. Un proceso determinado ser, por tanto, la combinacin de operaciones unitarias. Clasificacin de las operaciones unitarias: Cada operacin unitaria tiene como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma ms til a nuestros fines. Este cambio puede hacerse principalmente por tres caminos: 1.- Modificando su masa o composicin (separacin de fases, mezcla,...) 2.-Modificando el nivel o calidad de la energa que posee (enfriamiento,evaporizacn, aumento de presin, ..) 3.- Modificando sus condiciones de movimiento (aumentando o disminuyendo su velocidad o su direccin).

La industria de los alimentos requiere basar sus procesos en mtodos que permitan preservar cualidades uniformes en los alimentos transformados. Para ejemplificar los mtodos basados en estudios cientficos, valdra la pena hacer mencin del mtodo bien conocido como pasteurizacin, mismo que actualmente se aplica en leche, jugos, refrescos y que fue resultado de estudios cientficos realizados por Luis Pasteur a finales del siglo XIX. Actualmente, el conocimiento amplio y profundo de la naturaleza y composicin de los alimentos y de conocimientos relacionados con los fenmenos fsicos han apoyado el desarrollo de estrategias aisladas y combinadas que favorecen la conservacin y transformacin requerida en la presentacin de una gran variedad de opciones para el consumidor. La enseanza ordenada y sistemtica de la Tecnologa de alimentos es necesaria sobre todo en el mbito de las operaciones unitarias involucradas en la transferencia de calor, mismas que requieren equipos que van de simples a sofisticados y de clculos de balance de materia y energa que den la oportunidad de optimizacin de los procesos. Operaciones, tales como secado, destilacin, extraccin slido-lquido, mezclado, reduccin de tamao, son entre otras, operaciones que al aplicarlas a los alimentos permiten, facilitan y/o mejoran un manejo ptimo posterior de los materiales en otros procesos o para su distribucin.

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La teora combinada con la prctica hace de ste un curso fcilmente asimilable para el estudiante de tecnologa de alimentos. Por lo tanto el alumno lograr identificar las Operaciones Unitarias aplicadas en el proceso de transformacin de los recursos alimentarios con fines de tratamiento preliminar, conservacin, conversin y acciones auxiliares para las materias primas.

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IV. DIAGNSTICO DE CONOCIMIENTOS.

a) INSTRUCCIONES: Contesta lo que se te pide. 1. Cuntas y cules son las unidades bsicas del Sistema Intenacional de Unidades?

2. La ecuacin que define el volumen de los gases en funcin de la presin y la temperatura se expresa se describe con la siguiente frmula:

V = nRT P

Donde V = volumen

n = nmero de moles

T = temperatura

P = presin

Definir las unidades de la constante R en el sistema internacional y en el sistema ingls.

3. De las siguientes expresiones matemticas, despeja la variable que se indica: a/b=z/5 despejar b

3y + 5c = 23 despejar c

m(a+z)=y despejar z

4. Resolver el siguiente sistema de ecuaciones:

32 = y + z 5y = z + 23

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b) INSTRUCCIONES: Escribe dentro del parntesis una F si la frase es falsa o una V si es verdadera.

1. Presin es la relacin de una fuerza aplicada sobre un rea determinada. ( ) 2. La conveccin es una forma de transferencia de materia ( ) 3. El centrifugado es un mtdo mediante el cual se separan dos slidos ( ) 4. Conociendo la densidad de un material podemos saber el volumen que ocupa una determinada masa del mismo ( ) 5. En la frmula: v = d/t, d es una variable dependiente ( )

c) INSTRUCCIONES: 1. Son tres unidades derivadas del sistema internacional de unidades: _____________________,

_______________________ y ___________________.

2. Son tres unidades del sistema ingls: _____________________, ______________________ y ______________________.

3. ______________________ se denomina al mtodo de separacin de dos lquidos miscibles. 4. Mtodo mediante el cual se separa un slido soluble de un lquido:

________________________.

5. ____________________, _____________________ y _____________________ son tres formas de transferencia de calor.

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Unidad Temtica I. VARIABLES Y MAGNITUDES

INTRODUCCIN

Cuando desarrollamos un proceso de elaboracin de alimentos intervienen una serie de factores que impactan directamente en l. Cada uno de esos factores representa una variable que necesita ser cuantificada para determinar el grado de afectacin real que tiene en el producto final.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Pgina

1. Variables de proceso 2. Temperatura y presin 3. Composicin 4. Densidad y concentracin

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TEMA 1

VARIABLES DE PROCESO.

EJEMPLOS DE PROCESOS Y SUS VARIABLES

Ultrafiltracin. Flujo Temperatura. Presiones.

Pasteurizacin. Temperatura. Flujo.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE 1 Variables de proceso 2 Temperatura y presin 3 Composicin 4 Densidad y concentracin

Tema 1 Variables de proceso 1.1.1 Aplicar las mediciones en los equipos de taller y laboratorios

Ejercicio 1 Realizar un plano a escala del taller de alimentos, sealando en el mismo la distribucin de los equipos, red elctrica, red sanitaria, extinguidores, cmaras fras y lnea de vapor. Tarea 1: Redactar el concepto de variable previa lluvia de ideas

Medicin de longitud. 1.- Calcular el volumen del tanque de balanceo del sistema de pasteurizacin. Expresar el resultado en litros, ft. 2.- Calcular el volumen de las marmitas expresar el resultado en litros y , ft.

Evaluacin Parcial Lista de cotejo Realiz adecuadamente el clculo de volmenes Realiz adecuadamente la conversin de unidades

1.1.2 Definir e identificar las variables de control en un proceso

Identificacin de instrumentacin.

Recorrer los cada uno de los talleres para identificar en todos los equipos los sistemas de control y medicin de variables, reportando por escrito el equipo, su uso, las variables que en l intervienen y su control. Evaluacin Parcial Lista de cotejo

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Asoci los sistemas de control y los equipos Identific las escalas de cada instrumento de medicin.

Prctica 1

ACCESORIOS DE MEDICIN Y/O CONTROL DE VARIABLES

OBJETIVO Conocer los accesorios utilizados para medir y controlar variables en procesos de fabricacin de alimentos

FUNDAMENTO Todos los procesos de fabricacin estn regidos por el control de variables y la medicin de las mismas, de estas acciones puede depender el xito o fracaso del mismo.

METODOLOGA 1. El instructor mostrar diferentes accesorios de medicin y/o control de

variables y explicar su uso. 2. Los estudiantes tomarn nota al respecto y dibujarn los accesorios. 3. Se reportarn esquemas y aplicaciones de los accesorios.

CUESTIONARIO Define los siguientes conceptos: Medicin Variable Parmetro Control Verificacin

1.2.1 Medir e interpretar temperatura y presin en equipos y lneas de procesos

Medicin de presin. Medir con el Vacumetro la presin de vaco de la lata de conservas expresar el resultado en kg/cm y psias.

Medicin de temperatura Medir con el termmetro los puntos de ebullicin de diferentes sustancias

Operar el rotovapor (destilacin) con diferentes relaciones temperatura tiempo

Evaluacin Parcial Lista de cotejo Relacion adecuadamente temperatura y presin en el proceso de destilacin

1.2.2 Reafirmar la importancia de la temperatura y presin

Temperatura. Calor es la suma de la energa cintica de una partcula. Temperatura es la medida del calor.

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La temperatura en los procesos de elaboration de alimentos es un factor crtico ya que adems de tener efecto sobre la actividad microbiana, acta sobre la qumica del alimento impactandolo favorable o desfavorablemente.

Existen diferentes escalas para medir la temperatura segn el sistema que se est utilizando.

Centgrados = Kelvin - 273. Rankin = Fahrenheit + 460 Fahrenheit = centgrados (1.8) + 32.

Conversiones. Convertir 290 Kelvin a Fahrenheit. Convertir 500 Rankin a centgrados.

Presin Definimos la presin como la fuerza ejercida sobre un ara determinada. P = f / a.

Slido ser su `peso entre la base donde se asienta. La presin de la atmsfera sobre la tierra se llama presin atmosfrica y es igual a 760 mm de Hg.

L a presin atmosfrica se puede medir con barmetros. La presin de trabajo se mide con manmetros.

Cuando la presin atmosfrica es menor a la presin baromtrica se dice que trabajamos con vaco entonces el instrumento de medicin se llama Vacumetro.

Presin absoluta = presin manomtrica + presin atmosfrica.

Presin absoluta = presin atmosfrica - presin de vaco.

Problemas. Un manmetro indica presin de 35 psia y una presin baromtrica de 500 mm de Hg cul es la presin absoluta en kg /cm?

Para secar carne por enfriamiento se mantiene una presin absoluta de 2.4 mm de Hg en la cmara de secado.

Cual es la presin es atm y en kg/cm Cual es la presin de vaco empleada, si la presin atm es de 586 mm de Hg

Evaluacin Parcial Lista de cotejo Manejo adecuadamente las variables Calculo correctamente las variables de los ejercicios propuestos

1.3.1Medir e interpretar la composicin de mezclas

Composicin de Mezclas.

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La mayora de los procesos qumicos requieren sistemas de mezclado. Un trmino muy empleado para definir una mezcla es concentracin. La concentracin es la cantidad de una sustancia contenida en un volumen de unidad. En el caso de peso por unidad de peso se define como % en peso. Ejemplo.

Un chocolate contiene 20% grasa (p/p) es decir por cada 100 g de chocolate existen 20 de grasa. Un litro de una solucin alcohlica al 70% v/v quiere decir que por cada litro de la mezcla 700 ml son de alcohol y 300 son de agua.

La molaridad es otro trmino utilizado para definir concentracin y se expresa como la cantidad de gramos de un soluto por litro de solucin dividida entre el peso molecular del soluto.

Grado Brix = 1 g de sacarosa en 100 ml Evaluacin Parcial Lista de cotejo Determino la importancia de la composicin de mezclas Diferencio las diferentes formas de expresar concentracin.

1.3.2 Conocer, identificar y describir las variables de masa, fraccin mol y volumen

La molaridad es otro trmino utilizado para definir concentracin y se expresa como la cantidad de gramos de un soluto por litro de solucin dividida entre el peso molecular del soluto. La fraccin molar es la relacin entre el nmero de moles de un componente y el nmero de moles totales.

Tarea 2: Prediccin de los efectos de las variables en el producto terminado y su comprobacin en la prctica.

Problema. Una solucin se prepara disolviendo 20 kg de sacarosa en 100 kg de agua si la densidad de la solucin es 1060 kg/m calcular a) Concentracin peso por unidad de peso. b) Concentracin peso por unidad de volumen c) Molaridad d) Fraccin molar

Datos Cantidad de sacarosa 20 kg Cantidad de agua 100 kg Densidad de la solucin 1060 kg/m3

Volumen de la solucin (20 + 100)/1060 113 l Concentracin (peso/peso) 20/20+100 16.6% Concentracin (peso/volumen) 20/113 0.176 kg soluto * litro Brix 20/120 *100. 16.6 Molaridad 17.6/342 0.05 mol Fraccin molar 20/342/100/18+10/342 0.010

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Evaluacin Parcial Lista de cotejo Calcul adecuadamente los trminos de concentracin para los problemas propuestos.

1.4.1 Utilizar los densmetros y el picnmetro

La densidad est relacionada con el concepto de concentracin y se define como la cantidad de masa por unidad de volumen.

D = m/v

La densidad es funcin de la temperatura inversamente proporcional a ella, es decir a mayor temperatura menor densidad. Para medir la densidad se utilizan flotadoras llamados densmetros o aremetros, muchos de los cuales miden la densidad relativa que es la relacin de una sustancia con respecto a la del agua.

PRCTICA No. 2 METROLOGA

OBJETIVO: El alumno utilizar correctamente los equipos de medicin de tiempo, temperatura, longitud, volumen y peso, expresar las magnitudes en unidades del sistema internacional y del sistema ingls.

FUNDAMENTO: En materiales y equipos de fabricacin nacional y extranjera es comn la utilizacin de unidades del sistema ingls por lo que es importante dominar la tcnica de conversin de unidades del sistema internacional a unidades del sistema ingls.

METODOLOGA

Materiales Picnmetro Alimento fresco slido. Balanza analtica. . Alimento lquido Probeta Piseta

Procedimiento:

Densidades en lquidos

1.- Llevar el Picnmetro a peso constante 2.- Pesar el Picnmetro 3.- Llenar el Picnmetro con la solucin problema aforando perfectamente 4.-.Llevar el Picnmetro a 20C 5.- - Determina su densidad en relacin peso volumen de acuerdo a la sig. tabla.

Peso del lquido Volumen del lquido M1 V1 M2 V2 M3 V3

3.- Calcula el promedio de los tres valores y determina el valor en kg/m y lb/ft

Densidad de slidos 1.- Corta un pedazo de algn material slido y psalo lo ms exacto posible.

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2.- Colcalo en una probeta y determina el volumen de agua desplazado. 3.- Realiza esta operacin tres veces y determina la media . 3.- Expresa tus resultados en kg./m

CUESTIONARIO 1. Menciona tres unidades derivadas de peso, volumen y longitud en sistema

internacional. 2. Menciona tres unidades derivadas de peso, volumen y longitud en sistema ingls.

Evaluacin Parcial Lista de cotejo Comprendi el trmino densidad Realizo un buen desempeo en la prctica

1.4.2 Conocer, identificar y describir: densidad relativa, peso especfico, escalas hidromtricas y concentracin

La densidad est relacionada con el concepto de concentracin y se define como la cantidad de masa por unidad de volumen.

D = m/v La densidad es funcin de la temperatura inversamente proporcional a ella, es decir a mayor temperatura menor densidad. Para medir la densidad se utilizan flotadoras llamados densmetros o aremetros, muchos de los cuales miden la densidad relativa que es la relacin de una sustancia con respecto a la del agua.

Dr = D sustancia / D agua

Peso especfico. Es la relacin entre el peso de una sustancia por unidad de volumen con respecto a otra que se toma como comparacin.

Pe = f/v

Las unidades del peso especfico son los kg/m. En la tierra el peso especfico tiene el mismo valor numrico que la densidad, an cuando las unidades son diferentes. Evaluacin Parcial Lista de cotejo Diferenci los trminos densidad, peso especfico y densidad relativa.

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Unidad Temtica II. TECNOLOGA DE LA FABRICACIN

ALIMENATRIA

INTRODUCCIN Esta unidad es una herramienta indispensable para el estudiante de tecnologa de alimentos, ya que en sta, el alumno lograr elaborar e interpretar planos (diagramas) de los proceso de fabricacin de alimentos. Estos diagramas dan una visin simplificada y a la vez tcnica del proceso de transformacin en cuestin. La planeacin de los procesos, tanto en forma (secuencia de operaciones) como en fondo (clculos), es otra ventaja que da al tecnlogo en alimentos el uso de estos diagramas.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Pgina

1. Disear los proceso de produccin mediante diagramas que indiquen puntualmente las operaciones a realizar, as como las entradas y salidas en un proceso.

2. Aprender a representar, en los procesos de fabricacin, los instrumentos utilizados en la medicin de variables en dichos procesos.

Tema 1

Objetivo de Aprendizaje 1. Disear los proceso de produccin mediante diagramas que indiquen puntualmente

las operaciones a realizar, as como las entradas y salidas en un proceso.

En todo tipo de ingeniera se requiere de planos que especifiquen tamaos, formas, conexiones y corrientes. Estos planos sirven para calcular, construir, cotizar equipos o procesos. Los planos reciben el nombre de diagramas de flujo cuando representan la secuencia y operaciones que se llevan a cabo para fabricar cierto producto. En los diagramas de flujo se dibujan los equipos mayores de un proceso, y las corrientes que entran y salen de estos equipos. A veces los equipos se representan por rectngulos sobre los que se indica el nombre del equipo que simbolizan, estos son denominados diagramas de bloques. En otros casos se emplean dibujos que simbolizan al equipo, en estos casos se denominan diagramas de flujo. Los smbolos del equipo no son universales, pero tienen cierta similitud de un libro a otro y de una compaa a otra.

Un ejemplo de diagrama de flujo se presenta a continuacin:

El diagrama muestra la operacin de extraccin de aceite de soya por medio de hexano.

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1. Frijol de soya, 2. Hexano, 3. Extracto, 4. Frijoles agotados

En el primer paso, el frijol soya se muele en un triturador vertical y despus se trata con hexano en un extractor con agitacin. En ese aparato el lquido sobrenadante, o extracto, sale por un derrame superior y lleva la mayor parte del aceite. Por el fondo salen los frijoles extrados.

1

2 3

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Criterios de Aprendizaje

1.1 Conocer y describir la simbologa para la elaborar diagramas mecnicos. En la elaboracin de diagramas de proceso industriales de alimentos una diversidad de smbolos son utilizados para representar dichos procesos. A continuacin se presenta la simbologa ms relevante:

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1.2 Elaborar diagramas de bloques y mecnicos

Ejercicio Los frijoles de soya se procesan en tres etapas. En la primera entran 10,000 kg de frijoles, con 35% en peso de protena, 27.1% de carbohidratos, 9.4% de fibra y cenizas, 10.5% de agua y 18% de aceite. Se muelen y prensan para eliminar parte del aceite, saliendo la torta con 6% de peso en aceite. En la segunda etapa, los frijoles prensados se extraen con hexano para producir un frijol con 0.5% en peso de aceite. En la ltima etapa, los frijoles se secan para dar un producto con 8% de agua en peso.

a) Elaborar los diagramas de bloques y de flujo que representan este proceso.

1.3 Resolver procesos mediante el planteamiento de balances de materia.

Del ejercicio anterior Calcular:

b) Los kg de frijoles prensados obtenidos en la primera etapa. c) Los kg de frijoles salientes de la segunda etapa. d) Los kg de frijoles secos salientes de la tercera etapa y el porcentaje de protenas que

contienen.

Resultado de Aprendizaje

1.1.1. Diferenciar los smbolos utilizados para la elaboracin de diagramas mecnicos. Mediante exmenes escritos se verifica el dominio de la identificacin y diferenciacin

de smbolos.

1.2.1. Utilizar la simbologa para la elaboracin de diagramas. Mediante ejerccicios de balance de matera se verifica el dominio en la aplicacin de

smbolos.

Ejercicios:

a) Se busca producir refresco a partir de 480 kg de un jarabe saborizado de 45Bx y agua. El refresco debe tener una concentracin final de azcar de 11Bx. Elaborar el diagrama de flujo del proceso y determinar la cantidad de agua que deber adicionarse a este refresco para lograr la concentracin deseada de azcar.

b) Las rebanadas de mango se secan utilizando un secador de charolas y entrando al proceso cuando contienen 13% de slidos totales hasta llegar a 88% de slidos totales Elaborar el diagrama de flujo y hallar la cantidad de producto se obtiene por cada 225 kg de mango que entran al proceso, sabiendo que se pierde el 7% de peso en el pelado y eliminacin de semilla (hueso).

1.3.1. Hallar la coincidencia entre los clculos del balance de materia y los resultados prcticos.

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Prctica 3 Balance de Materia

OBJETIVO: Aplicar el principio de conservacin de materia en los procesos de la industria alimentaria.

FUNDAMENTO La ley de la conservacin de la materia establece que la materia total que interviene en una transformacin es constante.

INTRODUCCIN La conservacin de la masa es el principio fundamental de clculos en la industria alimentaria, donde se desean conocer rendimientos durante la transformacin de un producto que pasa por diferentes operaciones en un proceso.

METODOLOGA Materiales y Utensilios: Equipo: Agitador de vidrio Balanza Granataria Vidrio de reloj (o papel aluminio) Refractmetro Esptula Vasos de precipitados de 500 ml Probeta de 100 ml Azcar Agua Sal

Procedimiento:

1. Preparar soluciones de azcar del 5 y 20% p/v y soluciones de sal al 5 y 20% p/v.

2. Realizando clculos de balance de materia y a partir de mezclas entre las soluciones previamente preparadas (o agua, sal, azcar), generar soluciones con las siguientes concentraciones:

a) 17Bx, partiendo de soluciones de azcar al 5 y al 20%, mezclar perfectamente.

b) 27Bx, partiendo de solucin de azcar al 5% y azcar, mezclar perfectamente. c) 12% de sal, partiendo de solucin de sal al 5 y 20%, mezclar perfectamente. d) 32% de sal, partiendo de solucin de sal al 20% y de sal pura, mezclar

perfectamente.

e) Preparar, mediante clculos, una solucin ms de azcar y una de sal al 14% mediante la mezcla de agua y solucin al 20% de la solucin respectiva.

3. Confirmar la coincidencia de concentracin final de las soluciones utilizando el refractmetro.

Reportar los clculos realizados para cada solucin y las lecturas obtenidas con el refractmetro en una tabla de resultados as como el porcentaje de desviacin con respecto al estimado.

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CUESTIONARIO 1. Cules son los factores que influyen en la exactitud de una medicin?

Cules consideras que son los motivos por los cuales puede alterarse la coincidencia entre los datos calculados y los obtenidos, especficamente en esta prctica?

Prctica 4 "Escalamiento de una Bebida No Carbonatada Pasteurizada"

OBJETIVO: Comprender el funcionamiento del mdulo de pasteurizacin y los parmetros de control durante un proceso de escalamiento.

FUNDAMENTO: El escalamiento de un producto desarrollado a nivel laboratorio puede implicar cambios en los atributos sensoriales del producto debido, principalmente, a las variaciones en proceso. La verificacin de los atributos sensoriales y los parmetros de calidad del producto escalado, nos permitir estandarizar l proceso. De este modo, las caractersticas son especificadas para ser respetadas en producciones futuras.

METODOLOGA

Materiales y Equipo Recipiente de acero inoxidable Benzoato de sodio Sacarosa Cucharas de acero inoxidable cido Ctrico NaOH 0.1 N Balanza Analtica Sabor artificial Fenolftalena Pipetas Colorante Potencimetro Recipientes con tapa hermtica Agua purificada Pasteurizador de placas

Procedimiento 1. Preparar un jarabe inicial concentrado a 50 Bx , conteniendo cido ctrico y

benzoato de sodio. La preparacin se realizar de manera que la bebida final tenga una concentracin de 10oBx , la misma solucin estar a una concentracin del 0.2 % (p/v) de cido ctrico y 0.015% (p/v) de benzoato de sodio.

2. Adicionar sabor y color (rojo fresa en polvo) de acuerdo a las especificaciones del proveedor.

3. Disolver perfectamente con agua purificada. 4. Pasteurizar la bebida obtenida a 72oC en intercambiador de calor de placas. 5. Medir acidez, pH y o Brix a intervalos de tiempo regulares. 6. Enfriar a 4oC. 7. Envasar en recipientes con tapa hermtica o en bolsas termosellables.

Cuestionario 1. Qu parmetros consideras que se deben controlar durante la preparacin de

este producto? 2. Por qu? Explica cada uno 3. Porqu verificas los parmetros de acidez, pH y o Brix? 4. Dibuja l diagrama de bloques y flujo de este proceso 5. Describe con detalle qu conocimientos fueron nuevos para ti en esta prctica.

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Tema 2

Objetivo de Aprendizaje 2. Aprender a representar, en los procesos de fabricacin, los instrumentos utilizados

en la medicin de variables en dichos procesos.

Criterios de Aprendizaje 2.1. Conocer y describir la simbologa utilizada para representar instrumentos de

medicin de variables.

A continuacin se presenta la simbologa para representar, en diagramas de flujo, los instrumentos de medicin aplicados en equipo de la industria alimentaria:

2.2 Elaborar diagramas mecnicos incluyendo simbologa instrumental.

Ejercicio:

A una columna de destilacin de platos se introduce una corriente de alimentacin, el caudal de esta corriente se controla con un medidor de flujo. Posterior al proceso de destilado se tiene una corriente de destilados y otra de productos de cola, ambos caudales se controlan mediante medidores de nivel conectados a vlvulas controladoras de flujo. En la parte superior de la columna hay un condensador total operado con agua. El lquido condensado pasa a un acumulador de reflujos, donde un controlador de presin

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fija la presin interna a travs de una vlvula de venteo. El nivel del lquido en el acumulador se fija por medio de un controlador de nivel, que se conecta a una vlvula que permite la salida de destilados. Parte del lquido destilado se enva a la columna de destilacin como reflujo. La columna cuenta adems con un rehervidor, en donde se vaporiza parte del lquido que llega a l, y el resto sale como productos de cola. Elaborar el diagrama de flujo de este proceso.

Resultado de Aprendizaje

2.1.1. Identificar la simbologa utilizada en la representacin de instrumentos de medicin de variables.

Con examenes escritos el alumno demostrar que identifica la simbologa que representa los instrumentos de medicin de variables.

2.1.2. Elaborar diagramas de produccin, con la simbologa instrumental, que representen fielmente un procedimiento escrito.

Mediante ejercicios que involucren la medicin de variables, se construirn diagramas aplicando la simbologa.

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Unidad Temtica III. INSTALACIN DE MQUINAS Y EQUIPOS

AUXILIARES DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

INTRODUCCIN

La industria de la transformacin de alimentos no funcionara de no ser por la existencia de servicios que auxilian las operaciones que propician el manejo y transformacin de materiales alimenticios, sean como materia prima, material de proceso o producto terminado. As, por ejemplo el agua, material fundamental en la industria alimentaria, requerir de diferentes tratamientos dependiendo del destino que tenga. Al utilizarla como material generador de vapor, se requerir suavizarla, si se utiliza como material de proceso, deber purificarse y si se utiliza como material enfriador, quiz tenga que someterse a congelacin, adems de la purificacin. Esos tratamientos a su vez requieren de energas tales como la calorfica y la elctrica. Es necesario que el alumno conozca los fundamentos de todos estos servicios, que se deben considerar para el funcionamiento eficaz y efectivo de una industria alimentaria.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Pgina

1. Conocer los principios bsicos de los servicios auxiliares en una industria alimentaria mediante ejercicios

Tema 1

Objetivo de Aprendizaje 1. Conocer los principios bsicos de los servicios auxiliares en una industria

alimentaria.

Dentro de los servicios auxiliares aplicados en la industria alimentaria estn el suministro de vapor y combustible, de energa elctrica, agua, refrigeracin y aire comprimido.

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VAPOR Y COMBUSTIBLE Los mtodos de calefaccin de la industria alimentaria suelen clasificarse en directos e indirectos.

a) Calefaccin Directa La energa trmica es aadida directamente al alimento sin la intervencin de cambiadores de calor, estando los productos de la combustin en contacto directo con el alimento. Se logra utilizando los siguientes medios:

- Gas, aceite o combustible slidos. - Energa infrarroja. - Electricidad por mtodos dielctricos o microondas.

b) Calefaccin Indirecta Se aplica calor al alimento por medio de cambiadores de calor y los productos de la combustin se aislan del alimento. Se logra utilizando los siguientes medios:

- Vapores o gases como el vapor de agua o aire. - Lquidos como el agua o cambiadores de calor de lquidos orgnicos. - Electricidad en sistema con resistencia o calor radiante.

Los sistemas de calefaccin indirecta estn compuestos bsicamente por cuatro componentes i) Cmara de combustin, en que se quema el combustible. ii) Cambiador de Calor, en el que el calor de la combustin es dado al lquido

transmisor del calor. iii) Sistema de Transmisin, en el que el fludo transmisor de calor se desplaza hasta

el elemento utilizador del calor. iv) Cambiador de Calor en ciontacrto con el elemento utilizador del calor

(alimento), en el que el fludo de transmisin cambia su calor con el alimento.

Generacin de Vapor

El sistemas de generacin de vapor o caldera consiste en un recipiente diseado para poner en contacto el agua lquida con una superficie caliente y as transformarla en vapor. La superficie se mantiene caliente mediante la utilizacin de gases calientes, generalmente procedentes de la generacin de la cmbustin de gas natural o productos derivados del petrleo. La caldera debe estar diseada para contener el vapor generado y resistir las presiones originadas por el cambio de estado del lquido a vapor. Dos tipos de generadores de vapor son:

- Generadores de vapor de tubos de fuego. Utilizan los gases calientes contenidos en unos tubos y rodeados por agua.

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- Generadores de Vapor de tubos de agua. Utiliza la transmisin de calor desde unos gases calientes hacia el agua que circula por el interior de los tubos, produciendo vapor.

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Uso de Combustibles Generalmente son: Gas natural, derivados de petrleo y carbn. Los componentes principales de un sistema de esta naturaleza, son los quemadores, los cuales se utilizan para producir gases calientes necesarios para la generacin de vapor o para la obtencin de calor en el sistema directo. Los quemadores se disean para introducir el combustible y el aire en la cmara de combustin de manera que se obtenga energa de manera eficiente.

AGUA La industria alimentaria requiere cantidades muy grandes de esta sustancia debido a sus mltiples usos tales como escaldado, limpieza, esterilizacin, enfriamiento, produccin de vapor como fuente de energa, calefaccin e ingrediente en el proceso. Por lo anterior el agua se clasifica, en general, en:

i) Agua de servicio, el agua destinada a limpieza, generacin de vapor, enfriamiento.

ii) Agua de Proceso, agua que se involucra en el proceso e incluso como ingrediente del producto fabricado.

El tratamiento que se aplique depende de la calidad requerida en los usos a los que se destine, as, habr agua que requiera uno o varios de los siguientes tratamientos:

- Eliminacin de materia suspendida Las tcnicas aplicadas para este tratamiento son Sedimentacin, Coagulacin y Filtracin. Se aplican a los dos tipos de agua.

- Eliminacin de microorganismos En gran escala (como es el caso de lagos, etc) se controlan las algas y flora, aadiendo sulfato de cobre, separando a continuacin las bacterias y otros microorganismos por una combinacin de cloracin, coagulacin, sedimentacin y filtracin. En el tratamiento de agua in situ por coagulacin, sedimentacin y filtracin seguida de esterilizacin, se obtiene, en general, un agua de calidad bacteriolgica aceptable. El cloro (disuelto) se usa para el tratamiento a gran escala, para capacidades menores se usan dixido de cloro e hipocloritos. La materia orgnica absorbe cloro, por lo que debern filtrarse las aguas turbias antes de su cloracin. La eficiencia de limpieza depende del tiempo de contacto, temperatura, pH y cantidad de materia orgnica.

- Eliminacin de Materia Orgnica, Colores, Olores y Sabores En general se utiliza una combinacin de coagulacin, sedimentacin y filtracin. Cuando las aguas tienen mucho color se recomienda usar coadyuvantes de la coagulacin como el gel de slice. El mtodo ms eficiente para eliminar sustancias que producen color y olor es el carbn activado. Para lo anterior, se mezclan agua y un lodo de carbn activado en polvo, separando, posteriormente el carbn activado contaminado, por filtracin en arena.

- Eliminacin de sustancias minerales disueltas Estas sustancias pueden ser: Alcalinidad, Dureza, Hierro y Magnesio.

La alcalinidad puede ocasionar la "fragilidad custica" que es una forma de corrosin agrietadora causada por sosa custica.

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El tratamiento con zeolitas hidrogenadas permite eliminar la alcalinidad.

La dureza es provocada por las sales solubles de calcio y magnesio. El agua puede tener dureza temporal (de carbonato) o permanente (no carbonatada) debida a sulfatos, cloruros y nitratos. En el ablandamiento de agua se utilizan normalmente los procesos de precipitacin, Intercambio de Iones y desmineralizacin, los dos primeros pueden combinarse y o aplicarse independientes.

Precipitacin Se aaden al agua dura cantidades conocidas y medidas de cal hidratada, Ca(OH)2, y de carbonato sdico, Na2CO3. La cal elimina la dureza temporal al precipitar las sales de dureza e forma de carbonatos insolubles:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O

El carbonato sdico elimina de manera similar la dureza permanente:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

Intercambio de Iones Las zeolitas son silicatos complejos, stas permiten intercambiar los iones sodio por los de calcio, magnesio, hierro y manganeso en disolucin

Ca(HCO3)2 + Na2Z = 2NaHCO3 + CaZ

Desmineralizacin

El tratamiento correcto cuando el hierro est presente en forma de bicarbonatos solubles consiste en airear y luego sedimentar y filtrar. El bicarbonato se oxida a xidos superiores insolubles. Se puede aadir hexametafosfato de sodio como agente secuestrante.

- Eliminacin de gases disueltos

La presencia de gases disueltos en las aguas de proceso puede dar lugar a una serie de dificultades, dentro de ellos a la dificultad de transferencia de calor, oxidacin en el caso de oxgeno. El dixido de carbono y el aire se pueden eliminar por ebullicin del agua y ventilacin de estos gases no condensables. Las aguas de alimentacin de calderas se deairean, normalmente , de esta manera.

ENERGA ELCTRICA Indudablemente la energa elctrica es la ms verstil y flexible de todas las fuentes de energa. Algunos coneptos bsicos necesarios de comprender son:

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Electricidad, puede definirse como el flujo de electrones de un tomo a otro a travs de un conductor elctrico. Amperio, es la unidad utilizada para describir la cantidad de corriente elctrica o intensidad que atraviesa un conductor (1 amperio= 6.06x1018 electrones circulando a travs de un punto por segundo).

Voltaje, se define como la fuerza que origina el flujo de corriente en un circuito elctrico, unidad el voltio.

Resistencia, trmino usado para describir las caractersticas de un conductor que impiden el flujo de corriente, la unidad es el ohmio.

Corriente Contnua, (CC) tipo de flujo de corriente elctrica en un circuito elctrico simple. La coerriente fluye desde el polo positivo al negativo del generador de voltaje.

Corriente Alterna, (CA)describe el tipo de voltaje generado por un generador de corriente alterna. La medida real del voltaje generado indicara que la cantidad generada vara en el tiempo con una frecuencia uniforme.

Fase Simple, Tipo de corriente elctrica generada por una nica serie de hilos en un generador diseado para convertir la energa mecnica en voltaje elctrico.

Trifsico, tipo de corriente elctrica generada por un esttor con tres bobinas.

Vatio, unidad en que se expresa la potencia elctrica o la velocidad de realizacin del trabajo.

Factores de Potencia, cocientes entre la potencia real y la aparente en un sistema de corriente alterna. Estos factores deben ser tan grandes como sea posible para evitar que un exceso de intensidad recorra los motores y conductores provocando subidas de tensin.

Conductores, son los materiales utilizados para transmitirla energa elctrica desde la fuente al lugar de utilizacin.

En la siguiente figura de presenta una lnea de procesado de tomate con las necesidades de energa requeridas en cada operacin:

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Ley de Ohm La relacin ms bsica utilizada en electricidad, es la Ley de Ohm, que se expresa como:

EV = IRE

Donde el Voltaje EV es igual al producto de la intensidad I por la resistencia RE La potencia generada es el producto del voltaje por la Intensidad:

Potencia = EV I o Potencia = I2RE o EV2

Potencia = ------- RE

Estas relaciones pueden aplicarse directamente a los sistemas de corriente continua (CC) o con ligeras modificaciones a los de corriente alterna (CA).

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REFRIGERACIN Anlisis de refrigeracin La Carga de enfriamiento es la velocidad de retirada de calor desde un recinto (o un objeto) para baja su temperatura, hasta un valor deseado. Para calcular la carga de enfriamiento de un recinto deben tenerse en consideracin varios factores. Por ejemplo si en ese recinto estn almacenados frutos, verduras, debe considerarse el calor de respiracin generado. Verificar la tabla.del anexo 2 en que se citan los calores de respiracin. Otros factores a considerar son los posibles flujos de calor a travs de suelo, paredes, techo y puertas, calor desprendido por lmparas, personas o maquinaria.

AIRE COMPRIMIDO

El aire comprimido en la industria alimentaria sirve para el funcionamiento de diversos equipos neumticos. Los equipos fundamentales para la generacin de aire comprimido son los compresores. El compresor compacto de aire centrfugo, con engranaje integral se utiliza cada vez ms.

Criterios de Aprendizaje 1.1 Antes y durante la prctica, calcular los suministros de cada equipo y calcular el pocentaje de discrepancia entre clculo terico y real.

VAPOR Y COMBUSTIBLES Se quema gas natural para producir la energa trmica necesaria para vaporizar agua en un generador de vapor. La composicin del gas natural es 85.3% metano, 12.6% etano, 0.1% dixido de carbono. 1.7% nitrgeno y 0.3% oxgeno. Un anlisis de gas de chmenea indica que la composicin es 86.8% nitrgeno, 10.5% dixido de carbono y 2.7% oxgeno. Determinar el exceso de aire que se ha utilizado y el porcentaje de energa perdido en el gasde salida si este sale a 315C (Utilizar tabla del anexo 1).

ENERGA ELCTRICA

Ejercicio:

Se utiliza una batera de 12 voltios para accionar un pequeo motor CC con una resistencia interna de 2 ohmios. Calcular la intensidad que recorre el sistema y la potencia del motor necesaria para funcionar.

REFRIGERACIN Calcular la carga de enfriamiento provocada en una cmara por la evolucin de 200 kg de coles almacenadas a 5C (utilizar tabla del anexo 2).

Resultado de Aprendizaje

1.1.1- Medicin de los suministros y realizacin de clculos.

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El alumno realizar mediciones de suministro de servicios auxiliares, como flujos, voltaje, gasto de combustible, dureza del agua, presiones y temperaturas, antes durante y al final de una prctica, segn sea el caso.

PRCTICA 5. "Anlisis de Instalaciones y Maquinaria de una Empresa"

OBJETIVO El alumno desarrollar habilidades de anlisis para emitir opiniones y realizar propuestas referebntes a la instalacin y maquinaria de una planta procesadora de alimentos.

FUNDAMENTO El conocimiento de las carctersticas y requisitos de una planta de transformacin de alimentos requiere, adems de la revisin bibliogrfica, del contacto directo con la empresa transformadora de alimentos.

METODOLOGA Esta prctica se desarrollar en tres etapas repartidas en todo el cuatrimestre: A) Bsqueda de la visita por parte de grupos de trabajo de tres personas. La visitas

no se reptirn. B) Realizacin de la visita, en la cual se observar todo el proceso de fabricacin,

incluyendo equipos, suministros e instalaciones. C) Elaboracin de diagrama de bloques, flujo y maqueta del proceso, haciendo

incapi en proceso de fabricacin, incluyendo equipos, suministros e instalaciones. D) Elaboracin de propuesta de mejora para el proceso actual y fundamentacin del

mismo. Esta propuesta se presentar por escrito y en una presentacin, teniendo como auditorio a todo el grupo de la materia.

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Unidad Temtica IV. FLUJO DE FLUDOS

INTRODUCCIN

Las caractersticas de los fsicas de los fluidos determinan su comportamiento en los sistemas de transporte, seleccionar el equipo adecuado segn las necesidades del proceso, es un factor critico de diseo para el obtener los mejores resultados.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE (LOS DE LA UNIDAD UNICAMENTE) Pgina 1. Tipos de fluidos y de flujos 2. Balance de energa 3. Tuberas, vlvulas y conexiones 4. Bombas y compresores

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Tema IV: flujo de fluidos Introduccin Cuando trabajamos en un proceso medimos la cantidad de materia procesada como una unidad de masa sobre una unidad de tiempo, ya sea Kg./h o Ton/Da. Tambin se puede expresar cuando trabajamos con lquidos o gases como una unidad de volumen sobre una unidad de tiempo. l/s = caudal.

Para estudiar el comportamiento de los fluidos especialmente el de los lquidos debemos estudiar sus caractersticas fsicas para predecir las condiciones en que operaran.

Principales Caractersticas Fsicas.

Viscosidad. Densidad. Reactividad. Temperatura. PH. (corrosivos)

OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE

1. Tipos de fluidos y flujos 2. Balances de energa 3. Tuberas, vlvulas y conexiones 4. Bombas y compresores

TIPOS DE FLUIDOS Y FLUJOS 2.1.1 Medir la viscosidad con diferentes viscosmetros y medir numero de Reynolds

VISCOSIDAD. Resistencia que tienen los lquidos a fluir cuando se les aplica una fuerza externa, siendo el resultado de la interaccin y cohesin de sus molculas.

La melaza es un fluido muy viscosos con respecto al agua.

La unidad de la viscosidad absoluta en el sistema internacional es el Pascal segundo (Pa S) o Newton Seg. / M

1 Pas S = 1 N S/ M = Kg / M S

El poise es la unidad correspondiente al sistema cgs y tiene por dimensiones a la dina segundo por centmetro cuadrado o gramos por centmetro segundo. El submultiplo centipoise .001 poises es la unidad utilizada para expresar viscosidad absoluta.

1 Pas S = 10 cP

La medida de la viscosidad absoluta requiere de instrumental adecuado y una considerable habilidad experimental. Por otro lado podemos utilizar un instrumento muy simple como lo es el viscosmetro de tubo para medir la viscosidad cinemtica de aceites y lquidos viscosos. Con este tipo de instrumentos se determina el tiempo que necesita un volumen pequeo de liquido para fluir por un orificio pequeo y la medida de la viscosidad cinemtica se expresa en trminos de segundos.

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Se usan varios tipos de viscosmetros de tubo, con escalas empricas tales como Saybolt Redwood Engler

NUMERO DE REYNOLDS

l numera de Reynolds es el coeficiente que existe entre la densidad, la velocidad, el dimetro de la tubera y la viscosidad del fluido.

Demostrar que l numero de Reynolds es un numero adimensional.

Reynolds menor de 2000 flujo laminar.

Reynolds mayor de 4000 flujo turbulento.

Reynolds entre 2000 y 4000 Reynolds critico

Reynolds es la relacin entre las fuerzas dinmicas de un fluido respecto a los esfuerzos de deformacin debidos a la viscosidad.

Ejercicio Por una tubera de acero de 4 pulgadas cdula 40 fluye agua a 90 C a razn de 1590 litros por minuto. Calcular el nmero de Reynolds

Evaluacin Parcial Lista de cotejo Calculo adecuadamente el valor de la viscosidad Aplico los clculos de viscosidad para calcular el numero de Reynolds

2.1.2 Definir los conceptos de flujo de masa, momentum y flujo volumtrico

Flujo de masa: Relacin de la masa de un fluido en movimiento con el tiempo que tarda en realizarlo.

Flujo Volumtrico: Relacin del volumen de un fluido en movimiento con el tiempo que tarda en realizarlo.

Momemtum: Es el producto de la masa de un cuerpo por la velocidad que este desarrolla en su movimiento.

2.1.3 Definir los conceptos de viscosidad, diferentes tipos de fluidos y viscosidad cinemtica.

La viscosidad cinemtica Es el cociente entre la viscosidad dinmica y la densidad. En el sistema internacional la unidad de viscosidad cinemtica es el metro cuadrado sobre segundo. La unidad en el sistema CGS es el STOKE con dimensiones de centmetro cuadrado sobre segundo. Por sus caractersticas fsicas los fluidos se clasifican en.

Newtonianos. Aquellos cuyo comportamiento se caracteriza por que la relacin entre el esfuerzo cortante y la tasa de corte es constante. El agua, los aceites vegetales, las emulsiones muy diluidas como la leche presentan flujos newtonianos.

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No Newtonianos. No cumple con la ley de Newton para la viscosidad es decir la relacin entre l esfuerza cortante y la tasa de corte no es lineal

2.2.4 Definir los parmetros de fluidos no newtonianos.

Flujo. Movimiento de fluido.

Plstico Flujo no newtoniano que se comporta como un slido por debajo del punto de fluencia y una vez alcanzado este se comporta como un pseudoplastico (mantequilla, mayonesa, helados y concentrados de frutas). Plstico de Bingham flujo en el que, para los valores de la tasa de corte superiores al punto de fluencia, se comporta como un flujo newtoniano. Algunos chocolates y sus derivados, presentan est conducta.

Pseudoplstico. Flujo no newtoniano cuya viscosidad aparente o consistencia disminuye al aumentar la tasa de corte. Las soluciones hidrocoloides (protenas y gomas) lo presentan.

Reopctico. Flujo cuyo comportamiento se caracteriza por el aumento de la viscosidad aparente, no solo en funcin del esfuerzo cortante como flujo espesante sino tambin como funcin al tiempo. En esta categora se encuentran las soluciones concentradas de almidones y de otros slidos como el caso de algunas sopas y atoles.

Tixotrpico Flujo cuyo comportamiento se caracteriza por la disminucin de la viscosidad aparente no solo como funcin del esfuerzo cortante como en el flujo Pseudoplastico sino tambin en funcin del tiempo. Ejemplo Cremas.

Viscoelstico. Flujo no newtoniano que presenta, adems las propiedades caractersticas de los slidos como la elasticidad. En esta categora se encuentran quesos, masas de panificacin.

BALANCES DE ENERGIA 2.2.1 Calcular las perdidas de presin en las tuberas.

Ejercicio: Un aceite con una densidad de 875 Kg/M y viscosidad de 95 centipoises, fluye por una tubera de acero de 79 mm de dimetro interior de 2 m/s Calcular a) El caudal en litros por minuto b) La perdida de presin en 40 metros de tubera.

2.2.2 Definir e identificar los diferentes trminos del balance de energa

Los balances de energa son una contabilidad de entradas y salidas de materiales y energa de un proceso o de una parte de este. Estos balances son importantes para el diseo del tamao de aparatos que se emplean y para calcular el costo. Si la planta trabaja, los balances proporcionan informacin sobre la eficiencia de los procesos. Los balances de energa se basan en las leyes de conservacin de energa. Estas leyes indican que la energa es constante por lo tanto la energa entrante a un proceso, debe ser igual a la energa saliente.

2.2.3 Definir y relacionar el numero de Reynolds y el tipo de tubera con el factor de friccin

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Perdida de presin en tuberosas y factor de friccin.

Las fuerzas que debe vencer una bomba para impulsar un liquido a travs de una tubera tiene diversos orgenes. La viscosidad es uno de esos factores pero adems existe una fuerza de friccin contra las paredes del tubo. Las fuerzas de friccin varan con las condiciones existentes en la lnea tal como l numero de Reynolds o la rugosidad en la pared. La influencia de las fuerzas de friccin se expresan en forma del factor de friccin.

El factor de friccin para flujo laminar es funcin del numero de Reynolds, mientras que para flujo turbulento es funcin del numero de Reynolds y de la rugosidad de las paredes.

Ejercicio aceite de densidad 897 Kg/M y viscosidad de 9.4 centipoises fluye a travs de una tubera de acero de 51 mm de dimetro interior a razn de 0.006 M/S Calcular a) Numero de Reynolds b) Factor de friccin

TUBERIAS, VALVULAS Y CONEXIONES. 2.3.1 Calcular las cadas de presin en diferentes arreglos de tubera (serie, paralelo y con bomba) El flujo de fluidos en una tubera esta siempre acompaada de rozamiento. Existe una perdida de presin con respecto al flujo.

La ecuacin general de perdida de presin conocida como la formula de darcy expresada en metros de fluido es Hl = fl V/ D 2gn

Ejercicio: A travs de una tubera de acero de 2 pulgadas cdula 40 de 100 pies de longitud circula un aceite de peso especifico 0.815 y viscosidad cinemtica de 2.7 centistokes, a razn de 2 galones por segundo. Calcular a) Perdidas de presin en bar

2.3.2 Practicar con diferentes tipos de vlvulas y conexiones.

Cuando un fluido se desplaza uniformemente por una tubera recta, larga y de dimetro uniforme, la configuracin del flujo indicado por la distribucin de la velocidad sobre el dimetro de la tubera adopta una forma caracterstica. Cualquier obstculo e la tubera cambia la direccin de la corriente en forma total o parcial, altera la configuracin caracterstica del flujo y ocasiona turbulencia, causando una perdida de energa mayor que la que comnmente se provocara en un flujo por una tubera recta.

La perdida de presin total producida por una vlvula consiste en: 1. - la perdida de presin dentro de la vlvula 2. - la perdida de presin en la tubera de entrada es mayor de la que se produce normalmente si no existe vlvula en lnea. 3. - La perdida de presin en la tubera de salida es superior a la que se produce normalmente si no hay vlvula en lnea.

2.3.3 Calcular balances de energa en sistemas sencillos.

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Ejercicio: En una pasteurizadora se eleva leche de densidad relativa 1.02 hasta un tanque de almacenamiento situado a 10 m de altura, a travs de una tubera de 3 pulgadas de dimetro interno. La cantidad de leche que se maneja es de 400 l/m calcule los HP requeridos por la bomba suponiendo que se tiene una eficiencia del 80% y no hay perdida de friccin en la lnea.

BOMBAS Y COMPRESORES 2.4.1 Operar los tipos de bombas ms utilizados en la industria de los alimentos

TIPOS DE BOMBAS.

Objetivo. Conocer los diferentes tipos de bombas que se utilizan en la industria de los alimentos, sus usos y aplicaciones ms comunes.

Fundamento. Los procesos de fabricacin de alimentos requieren el uso de diferentes sistemas de bombeo, sentar las bases tcnicas para conocer, el modo en que operan, las condiciones fsicas de los fluidos, los criterios de seleccin, las fallas ms comunes, ayudaran a prevenir fallas en los procesos o proponer soluciones para la mejora de los mismos

Materiales y equipo.

Bombas de desplazamiento positivo y centrifugas. Caja de herramientas.

Procedimiento:

1. - Recorrer los laboratorios para determinar que equipos ocupan bombas y describir cada una de ellas.

2. - Con ayuda de tu instructor desarma una bomba de desplazamiento positivo y describe sus componentes.

3. - Con ayuda de tu instructor desarma una bomba de centrifuga y describe sus componentes.

4. -Vuelve a armar ambas bombas.

Reporte de resultados.

Realiza la descripcin de los equipos analizados y menciona l porque del tipo de bomba utilizada.

Realiza el diagrama de las partes de las bombas desarmadas.

Cuestionario.

Qu tipos de bombas de desplazamiento positivo existen en el laboratorio?

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Cul es el material de las carcasas e impulsores?

Cul es el mantenimiento que le dara a las bombas?.

Qu pasara si una bomba trabajara en seco?

Cmo controlaras el flujo en un sistema de bombeo?

2.4.2 Operar el equipo para movimiento de gases en un proceso.

Actividad. Con ayuda del profesor realizar una inspeccin del compresor identificar sus partes y los dems componentes de la lnea, operarlo a intervalos regulares.

2.4.3 Definir las bases para el calculo de la potencia de bombas y compresores usando los conceptos del balance de energa. La potencia terica para el bombeo esta dada por

Potencia = QHp/6166000 (kilowatts)

Q = Caudal en litros por minuto H = Altura de presin de bombeo en metros P = Densidad Kg/m

PRCTICA 6. "Mediciones de Caudal Msico y Volumtrico"

Objetivo: Medir los caudales o flujos msicos y volumtricos de diversos alimentos y relacionar el efecto que tiene la viscosidad.

Fundamento: El caudal msico y/o volumtrico de un lquido depende de diversos factores dentro de ellos, los reolgicos. Es importante considerar que esta dependencia genera una mayor necesidad de potencia en equipo de bombeo. Esta necesidad debe preveerse ya que cambia el panorama del proceso de produccin en el que se encuentra involucrada.

Metodologa: 1. Hacer fluir mediante una bomba alimentos de diferentes viscosidades (yoghurt, refresco, aceite), hacerlos pasar a travs de un flujmetro de vidrio y medir los tiempos de obtencin de un volumen determinado de producto. 2. Calcular los caudales msico y volumtrico de cada alimento. 3. Comparar, en una tabla de resultados, los diferentes datos obtenidos y concluir

con base en los mismos.

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Unidad Temtica V. TRANSFERENCIA DE CALOR

INTRODUCCIN CALOR Es la medida termodinmica de la actividad molecular de las sustancias.

El calor no es esttico es dinmico esto quiere decir que se transfiere, dicha transferencia se realiza del lugar mas caliente al mas fro.

FUENTES DE CALOR.

Solar Elctrica Qumica Combustible slido Reaccin nuclear Reaccin mecnica (friccin)

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE (LOS DE LA UNIDAD UNICAMENTE) Pgina 1. Mecanismos de la transferencia de calor 2. Coeficientes individuales de transferencia de calor 3. Coeficientes globales de transferencia de calor 4. Equipo de transferencia de calor

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Mecanismos de transferencia de calor 3.1.1. Aplicar el mecanismo ms importante de transferencia de calor en el

procesamiento de alimentos. Fuentes del calor industrial.

En la industria de los alimentos se emplea grandes cantidades de calor para operaciones tales como el cocimiento (escaldado, esterilizacin, pasteurizacin) donde requerimos controlar la cantidad de calor y que este no contamine nuestro producto adems de que resulte lo ms econmico posible.

DEFINICION Entalpia Calor latente Calor especifico

Loa alimentos se calientan por mtodos indirectos y directos

Secador por aspersin gas Directos Ahumador aceite Secadores de charolas microondas Microondas infrarrojos.

Intercambiadores de calor vapor Indirectos pasteurizadores lquidos Marmita electricidad

3.1.2 Definir los conceptos de coeficientes individuales de conduccin, conveccin y radiacin.

METODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

Conduccin (slidos) a travs de cuerpos slidos

Conveccin (gases y lquidos)

Radiacin (espacios libres)

Metales CONDUCCION No metales.

Mezcla de fluidos CONVECCION fros con calientes

Libre Forzada

RADIACION Propagacin de la energa atrevas de espacios por medio de ondas

COEFICIENTES INDIVIDUALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR

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3.2.1 Aplicar el Anlisis Dimensional De Transferencia De Calor Por Conveccin en los Alimentos

En la transmisin de calor por conveccin se crea una diferencia de densidades provocada por el gradiente de temperaturas que crea un flujo laminar o turbulento.

En conveccin la transmisin de calor esta dada por la ecuacin.

Q= hA(t1-t2)

Q = flujo de calor W/m H = coeficiente de transmisin de calor (w/mC) A = arrea de transmisin de calor (M) T = temperatura C

Este coeficiente depende de las propiedades fsicas del fluido y de las caractersticas del movimiento de este con respecto a la superficie.

Su clculo se efecta con ayuda del anlisis dimensional, siendo los numeros adimensionales mas empleados en la transmisin de calor los siguientes.

Nusselt Un = hD/k

Stanton St = h/c G = Un /(Re*Pr)

Prandalt Pr = cp Vis / k

Grashof Gr = (gD/ V)(dt) (no)

El flujo de calor de una lmina metlica hacia el ambiente es de 1000 w/m la temperatura de superficie es de 120 C y la temperatura ambiente es de 20 c hallar el coeficiente de transmisin trmica de conveccin.

3.2.2 Definir los conceptos de coeficientes individuales de transferencia de calor

Los coeficientes de conveccin se calculan mediante correlaciones empricas. El coeficiente depende de varios parmetros como son el tipo y la velocidad del fluido, sus propiedades fsicas diferencia de temperaturas entre el fluido y el slido y la geometra del sistema. Mediante un anlisis dimensional se desarrollan correlaciones empricas que permiten predecir el coeficiente.

3.2.3 Definir e identificar los rangos de aplicacin de las diferentes correlaciones de transferencia de calor.

En la practica se presentan combinadas la transmisin de calor por los tres mecanismos. Considerando una pared slida, la resistencia total al paso de calor a travs del se escribe.

R = 1/hiAi + x/k A + 1/heAe

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Englobando en h el valor del coeficiente de conveccin y el de radiacin En el caso de l transmisin conjunta del calor por conveccin y radiacin el mtodo ms sencillo para resolver el problema es calcular por separado el, calor transmitido por cada mecanismo.

3.3.1 Medir las variables de proceso con los cuales se calcula el coeficiente global de transferencia de calor

transferencia de calor

Objetivo. Aprender el manejo de equipos que requieren sistema s de calentamiento, de manera practica para comprender los mecanismos de transferencia de calor. Fundamento.

La transferencia indirecta de calor por medio de vapor en marmitas transfiere el calor latente de vaporizacin al condensarse el agua, lo que genera una mayor transferencia de energa que impacta directamente en los costos de produccin.

Materiales y equipo.

Marmita . Manzana en trozos Agitadores . Agua potable. Pala de madera azcar Cuchillos pectina Tabla para picar cido ctrico Cucharas colorante vegetal Termmetro benzoato de sodio Hidrxido de Sodio al 10 % Procedimiento:

1. - Sumergir las manzanas en la solucin de hidrxido de sodio, enjugar, descorazonar, pelar y picarlas manzanas en trozos de 1 cm.

2. - Por cada kilo de manzana se necesitan 93% de azcar, 0.13 % de cido ctrico, 0.5% de pectina, 0.1% de Benzoato de Sodio, 0.02% de colorante vegetal.

3. - Colocar la manzana con la mitad del azcar y el colorante a fuego lento en agitacin continua durante 45 min. a partir del punto de ebullicin.

4. - Transcurrido ese tiempo colocar el resto del azcar con la pectina y agregarla a la mezcla junto con el benzoato agitando constantemente por cinco minutos.

5. - Realizar la prueba de la gota blanda (este punto se detecta cuando al caer una gota de mermelada en un vaso de agua no se desintegra) verificar el estado de nuestro producto.

6. -Una vez en el punto suspender el calentamiento y verter en recipientes.

7. - Determina los grados Brix del producto final y calcula los rendimientos.

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Reporte de resultados.

Reporta los grados Brix del nctar sin azcar. Reporta los grados Brix del producto final.

Qu cantidad de materia se perdi por evaporacin? Reporta la presin y la temperatura a la que trabajo la marmita. A que temperatura hizo ebullicin la mezcla.

3.3.3 Identificar las relaciones entre coeficientes globales e individuales de transferencia de calor

Ejercicio Un alimento liquido es transportado a 80 C por el interior de una tubera de 2.5 cm de dimetro. El coeficiente de conveccin del lado interior vale 10 w/m C, la tubera es de acero (conductividad trmica = 43 w/m C) y de 0.5 cm de espesor, el ambiente exterior esta a 20 C y el coeficiente global de transmisin de calor y las perdidas en un tramo de 1m de tubera.

3.3.4 Definir el concepto de factor de friccin

FACTOR DE SUCIEDAD.- Con frecuencia resulta imposible predecir el coeficiente de transferencia de calor global de un intercambiador de calor al cabo de un cierto tiempo de funcionamiento, teniendo slo en cuenta el anlisis trmico; durante el funcionamiento con la mayora de los lquidos y con algunos gases, se van produciendo gradualmente unas pelculas de suciedad sobre la superficie en la que se realiza la transferencia trmica, que pueden ser de xidos, incrustaciones calizas procedentes de la caldera, lodos, carbonilla u otros precipitados, el efecto que sta suciedad origina se conoce con el nombre de incrustaciones, y provoca un aumento de la resistencia trmica del sistema; normalmente el fabricante no puede predecir la naturaleza del depsito de suciedad o la velocidad de crecimiento de las incrustaciones, limitndose nicamente a garantizar la eficiencia de los intercambiadores limpios. La resistencia trmica del depsito se puede determinar, generalmente, a partir de ensayos reales o de la experiencia. Si se realizan ensayos de rendimiento en un intercambiador limpio y se repiten despus de que el aparato haya estado en servicio durante algn tiempo, se puede determinar la resistencia trmica del depsito.

EQUIPO DE TRANSFERENCIA DE CALOR 3.1.1 Utilizar diferentes tipos de equipo para la transferencia de calor.

TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR.

PLACAS Constan de una serie de placas de acero inoxidable apretadas una contra otra y montadas en un bastidor, mediante juntas se sellan las entradas y las salidas de las placas para evitar la mezcla de dos fluidos.

VENTAJAS.

Mantenimiento simple.

Diseo higinico

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Se puede aumentar la capacidad aumentando l numero de placas

Ahorro de energa mediante la regeneracin.

CAMBIADORES TUBULARES.

El diseo ms simple de los Intercambiadores de tubo consiste en 2 tubos concntricos donde generalmente el producto pasa por el de menor dimetro y el fluido (caliente o fro) por el espacio entre el tubo de mayor dimetro y el de menor.

VENTAJAS. Permiten un proceso ms rpido.

DESVENTAJAS. Puede haber dao del producto en las paredes del tubo, si no se tiene control de temperatura adecuado.

No muy adecuado para lquidos viscosos

CAMBIADORES DE CALOR DE SUPERFICIE RASCADA.

L a transmisin de calor esta influenciada por la perdida de carga y la resistencia a la transmisin de calor provocada por el ensuciamiento de las paredes.

Consiste en un rotor con paletas cubiertas y materiales plsticos que gira a una velocidad de entre 150 y 500 RPM

DESVENTAJAS.

Genera mas consumo de potencia.

VENTAJAS Muy recomendado en productos que requieran mezclado

Puede utilizarse con fluidos de muy variadas viscosidades. CAMBIADOR POR INYECCION DE VAPOR.

Se alimenta el producto en forma de una pelcula fina y se le inyecta vapor que al condensarse sede gran cantidad de calor.

Esterilizacin.

Deodorizacin de la leche.

3.4.2 Arrancar equipo de calentamiento o enfriamiento y mantener las condiciones de operacin continuas. Introduccin Funcin de un intercambiador de calor Los intercambiadores de calor se utilizan para transmitir calor entre dos medios que fluyen y que se encuentran a distinta temperatura. Durante la transmisin, los medios no entran en contacto directo ni

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se mezclan. El calor se transporta del medio caliente al fro a travs de una pared divisoria termoconductora.

Un ejemplo de intercambiador de calor son los radiadores de coche (medios: agua/aire), los radiadores de aceite (medios: aceite/aire o agua) o los serpentines refrigerantes en armarios de hielo(medios: aire/refrigerante). En el banco de ensayos WL110 se utiliza agua para los dos medios en los intercambiadores de calor aplicados.

Funcionamiento de un intercambiador de calor El medio caliente fluye a lo largo de una pared divisoria a la que transmite calor, lo que hace que el medio se vaya enfriando. La pared divisoria calentada transmite el calor al medio fro que fluye al otro lado de sta. El medio fro se calienta. As pues, la transmisin de calor a la pared divisoria se puede subdividir en tres procesos separados.

1. El medio caliente aporta calor a la pared divisoria. 2. La pared divisoria conduce el calor de la superficie caliente a la fra. 3. La pared divisoria aporta calor al medio fro.

Utilizacin de un intercambiador de calor de doble revestimiento El intercambiador de calor WL 110.04 representa un recipiente de proceso en el que se debe conseguir una temperatura definida con exactitud. En primer lugar, en el recipiente de proceso se vierte un medio que debe alcanzar una temperatura determinada. Para alcanzar la temperatura deseada, se inunda con un medio caliente o fro el revestimiento del recipiente o un serpentn de Calefaccin colocado dentro. Un mezclador montado en la caldera se encarga de que la temperatura se distribuya de forma ptima por el recipiente. Cuando el medio dentro del recipiente alcanza la temperatura que se desea, el recipiente se vaca y se vuelve a llenar. Esta clase de llenado/vaciado irregular tambin se denomina funcionamiento discontinuo.

El intercambiador de calor WL 110.04 utilizado en este caso tambin puede funcionar en los modos siguientes: Calentamiento a travs del revestimiento Calentamiento a travs del serpentn de calefaccin Enfriamiento a travs del revestimiento Enfriamiento a travs del serpentn de calefaccin

Funcionamiento Durante el funcionamiento del intercambiador de calor de doble revestimiento lo importante, sobre todo, es el comportamiento de la temperatura del llenado de agua en el recipiente de proceso. En los ensayos se tiene en cuenta el modo de calefaccin,

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porque en el mundo de la tcnica se utiliza ms que el enfriamiento. El intercambiador de calor funciona en modo de calefaccin bsicamente del modo siguiente: Calentamiento a travs del revestimiento con agitador de burbujas. Calentamiento a travs del revestimiento sinagitador de burbujas Calentamiento a travs del serpentn de calefaccin con agitador de burbuja

Calentamiento a travs del serpentn de calefaccin sin agitador de burbujas El intercambio de calor entre 2 lquidos a distinta temperatura y la pared divisoria que los separa se denomina transicin trmica. En el caso del flujo calorfico generado: Q. =k m *A .(THeiz -T (1.0) Donde: Km coeficiente medio de transmisin trmica A superficie caliente o fra THeiz temperatura en caliente T temperatura del medio en el recipiente El coeficiente medio de transmisin trmica Km recoge las numerosas influencias que resultan decisivas para la cantidad de calor intercambiada durante la transferencia de calor en cada caso especial. En los ensayos se debe calcular de forma experimental. La superficie caliente o fra A es de: - revestimiento del recipiente: 0,057 m 2 - Serpentn de calefaccin: 0,052 m 2

3.4.3 Operar un equipo con programa de temperaturas.

ACTIVIDAD Operar equipo chiller

3.4.5 Definir el rea de transferencia de calor de diferentes equipos que sern diseados.

ACTIVIDAD Operar equipo didctico de intercambiadores de calor de tubo.

3.4.6 Definir el coeficiente global y las temperaturas para los equipos en operacin

ACTIVIDAD Operar equipo didctico de intercambiadores de calor de tubo.

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Prctica # 7 Esterilizacin Comercial: Frijoles Refritos

OBJETIVO: El alumno conocer el fundamento y manejo de equipo utilizado en la esterilizacin comercial aplicado en la elaboracin de frijoles.

FUNDAMENTO: En los procesos de conservacin por tratamiento trmico, el calentamiento reduce la concentracin microbiana del alimento as tambin inactiva los enzimas presentes. Los alimentos enlatados, aunque no presenten defectos y sean estables, y especialmente los constituidos por carnes curadas contienen frecuentemente microorganismos viables. Lo que se necesita es que el producto resultante sea aceptable para el consumidor e inocuo tras un determinado perodo de almacenamiento en condiciones definidas.

MATERIALES Y UTENSILIOS Agua purificada Botes con esmalte Sal Marmita Frijoles Equipo exhauster Recipientes de acero inoxidable Autoclave Cuchillos Engargoladora

Cebolla Aceite

PROCEDIMIENTO: Preparacin

1. Seleccionar las semilas sanas y separarlas de las no aptas para procesamiento.

2. Lavar primero con agua corriente, dos veces y posteriormente con agua purificada

3. Cocer los frijoles, junto con sal y ajo, a presiin y a 121oC, por una hora.

4. Una vez cocidos los frijoles, se tratan en el despulpador para lograr la destruccin de la estructura inicial.

5. Sazonar con aceite y cebolla (previamente frita- hasta adquirir un color casi transparente).

6. Incorporar los frijoles a latas previamente enjuagadas con agua purificada, permitiendo un espacio de cabeza de aproximadamente 1cm. Cuidar que no quede aire en el producto envasado

7. Engargolar con tapas limpias.

8. Someter a un proceso de inyeccin de vapor en ehxauster.

9. Realizar una prueba de sellado golpeando la lata contra una superficie firme.

10. Someter a esterilizacin a 121oC por 20 minutos.

11. Una vez lograda la esterilizacin las latas se someten a enfriamiento con agua purificada por unos minutos.

12. Etiquetar. -

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CUESTIONARIO 1. Investigar que es la Appertizacin y a quin debe su nombre este proceso. 2. Explica en que consisten los diferentes mtodos de esterilizacin aplicados en

la industria alimentaria. 3. Investiga y dibuja el diagrama de un sistema de cierre de latas para la industria

de los alimentos. 4. Dibuja el diagrama y explica el funcionamiento de un autoclave discontinuo 5. Dibuja el diagrama de un autoclave continuo.

Prctica # 8 Secado de Rodajas de Frutas

OBJETIVO: Elaboracin de productos deshidratados con apoyo de un secador de charolas, anlisis del efecto de este intercambiador de calor en el secado de frutas de temporada.

MATERIALES Y UTENSILIOS Agua purificada Secador de charolas cido ctrico Fruta de temporada Recipientes de acero inoxidable Cuchillos

PROCEDIMIENTO: 1. Recepcin de materia prima. Al inicio de cada produccin siempre es necesario

verificar la calidad de la materia prima con la finalidad de eliminar el fruto en malas condiciones.

2. Lavado de la materia prima: consiste en remover la suciedad que normalmente acompaa a la fruta en su superficie, asegurando un manejo higinico del producto en las operaciones posteriores.

3. Escurrido y seleccin de la materia prima: la materia prima proveniente del proceso de lavado, es colocada en una mesa de acero inoxidable para ser inspeccionada y retirar los frutos que no son aptos para su procesamiento.

4. Cortado y mondado manual: para esto se corta la fruta de acuerdo a la geometra requerida, pudiendo ser en rebanadas, tiras longitudinales o transversales, cubos, etc.

5. Escaldado: Consiste en someter las rebanadas a un tratamiento trmico con agua conteniendo el 1% de cido ctrico a 75 C por 3 minutos. Con la finalidad de evitar obscurecimiento enzimtico.

6. Tendido: el producto es tendido en charolas caladas en un deshidratador de charolas, hasta obtener una humedad residual del 10-15%. La deshidratacin se lleva a cabo en un secador de charolas a una temperatura de 70-800C por un periodo de 6-8h o ms.

7. Envasado: el producto deshidratado se retira de las charolas para ser envasado. Las rebanadas de frutas sern retiradas manualmente de forma unitaria y acomodadas en su envase (bolsa de papel celofn). La operacin de envasado se complementa con el etiquetado

CUESTIONARIO 1. Realiza el clculo de rendimientos de este proceso. 2.Investigar el fundamento del funcionamiento de un secador de Charolas y dibujar un esquema del mismo. 3.Realizar un balance de materia de este proceso, incluir el clculo de % de merma y los motivos.

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4. Adems del secador de charolas, investiga al menos dos equipos ms de secado utilizados en industria alimentaria. Y dibuja sus esquemas.

Prctica # 9 Secado por Aspersin

OBJETIVO: El alumno conocer el fundamento y manejo del equipo secador por aspersin, realizando el secado de alimentos lquidos.

FUNDAMENTO: El producto se introduce a una cmara de desecacin en forma de lluvia fina , entrando as en contacto ntimo con una corriente de aire caliente, permitiendo as una rpida desecacin y una conversin del fluido original en polvo.

MATERIALES Y UTENSILIOS Recipientes de acero inoxidable y plstico Filtros o coladeras Maltodextrinas Secador Atomizador (NIRO)

PROCEDIMIENTO: 1. Elaborar un extracto de jamaica adicionando 250 g de jamaica a 2 litros de

agua en su punto de ebullicin. 2. Determinar masa del extracto y la jamaica extrada para calcular mermas. 3. Medir grados brix al extracto. 4. Realizar un balance de materia para llevar los grados brix iniciales a 20oBx. 5. Someter a secado por aspersin el concentrado mediante el procedimiento

anexo de manejo de equipo. 6. Registrar los parmetros que indica la bitcora, cada cinco minutos.

CUESTIONARIO: 1.Realiza los balances de materia de cada una de las operaciones unitarias aplicadas a este proceso. 2.Cuntos tipos de secadores por aspersin o secadores atomizadores se aplican para la industria de los alimentos? 3. Dibuja y explica el fundamento de al menos dos tipos ms de secadores diferentes al usado en esta prctica, aplicados en la industria de los alimentos. 4. explica en qu consiste la operacin de liofilizacin. 5. En qu consiste la operacin de rehumidificacin de alimentos deshidratados? Explicar.

INTRUCCIONES DE USO DEL SECADOR POR ATOMIZACIN NIRO PUESTA EN MARCHA

- Verificar que el equipo se encuentre limpio (incluyendo mangueras, conexiones, bomba, recipientes de recepcin de producto, etc.) y perfectamente armado, al lavarlo, evitar introducir objetos que puedan rallar sus paredes internas.

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- Cuidar que la manguera de alimentacin est dentro de un recipiente con agua purificada.

- Encender el interruptor general (Switch Main-amarillo/rojo) - Encender Exhaust Fan - Encender el atomizador (atomizer) - Encender el ventilador presionador (tablero de la izquierda-start). - Encender las resistencias, iniciando con las de 12 KW, despus de

unos 15 segundos, encender las de 6 KW. - Esperar que la temperatura suba hasta lograr una temperatura de

entrada de 205 a 220oC. - Cuando la Temperatura de salida logra los 60oC, aproximadamente, se

enciende la bomba de alimentacin (la cual, en principio, bombea agua).

- La temperatura de salida no debe rebasar los 82-85oC porque se apaga el equipo.

- El control de la temperatura se realiza controlando el flujo de la bomba. Para bajar temperatura de salida se incrementa el flujo, para aumentar la temperatura de salida se disminuye el flujo.

- Una vez lograda una temperatura entre 77-83oC, mantenindose por 10 minutos consecutivos, se cambia rpidamente la manguera de la bomba de alimentacin del agua purificada al producto lquido que se desea secar. Mantener fija la atencin en la temperatura de salida, la cual puede dispararse al cambio de agua-alimento. En caso de cambios, realizar cambios leves de flujo para evitar que el equipo se apague.

- Mantener, para productos no viscosos entre 19-20 RPMx1000 y las 4 resistencias encendidas.

- Para productos viscosos, trabajar con 18 RPMx1000 - Terminado el producto, bombear agua purificada para eliminar slidos

de los conductos. APAGADO DE EQUIPO

- Apagar las dos resistencias de 6 KW - Espera que la temperatura de entrada baje a 105oC, mientras esto

sucede, controlar temperatura de salida. - Apagar una resistencia de 12KW. - Una vez teniendo la temperatura de entrada de 105oC, apagar bomba

de alimentacin. Apagar ltima resistencia. - Puede aumentar ligeramente la temperatura de salida y la de entrada

baja, posteriormente las dos bajan. - Cuando las dos temperaturas estn en equilibrio, a 50oC

aproximadamente (no exactamente iguales, puede haber una variacin entre ellas de 4 a 8oC), apagar el ventilador presionador (stop).

- Apagar el atomizador. - Apagar el exhaust fan. - Apagar el interruptor general. - Descargar el material pulverizado.

Lavar perfectamente el equipo. Secar y armar.

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MEZCLA

PROCESO DE SEPARACION

PRODUCTO 1

PRODUCTO2

PRODUCTO3

Unidad Temtica VI. PROCESOS DE SEPARACIN

INTRODUCCIN

Proceso de separacion es una operacin que convierte una mezcla de sustancias en dos o mas productos que difieren uno del otro en composicin.

Para poder separar la mezcla se debe crear un dispositivo, sisitema o proceso que proporcione la energia necesaria para causar la separacion.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE (LOS DE LA UNIDAD UNICAMENTE) Pgina 1. Caractersticas y funciones de los procesos de separacin

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Tema 1. Caracterstica y funcin de los procesos de separacin. 4.1.1 Practicar con los diferentes tipos de separacin: Extraccin Slido Lquido,

Evaporacin, Secado, Filtro prensa, Centrifuga, Cromatografa, Absorcin, Liofilizacin.

Extraccion Slido Lquido. En esta operacin por medio de un disolvente se extrae un soluto que forma parte de un slido. La extraccin tammbien se conoce como percolacin cuando se hace con un disolvente caliente o a punto de ebullicin. Esta operacin se realiza con aparatos llamados extractores, que pueden trabajar a regimen permanente o por lote; se pretende tener el contacto ms intimo posible entre las fases para favorecer la extraccin.

Problema Para extraer el azucar contenida en una remolacha se emplea un sistema de extraccin de tres etapas en corriente directa. Si se tratan dos toneladas diarias de remolacha de composicin 14 % azucar, 40 % agua y 46 % inertes Cal sera la cantidad de azucar recuperada si se trata cada etapa con 2000kg de agua? Teoricamente cada kg de slido inerte retiene 2.5 kg de disolucin.

Evaporacin. Es una operacin para concentrar un slido disuelto en un lquido , la disolucin se pone a temperatura de ebullicin de manera que el lquido se volatilice y se deja al slido ms concentradoen la solucin remanente. Para logralo se suministra calor a las soluciones y se separan los vapores formados. Estos se obtiene mediante el empleo de equipos llamados evaporadores.

Problema En la manofactura der mermelada se emplea fruta molida con el azucar necesaria para producir una mezcla de 45 partes de fruta y 55 partes de azucar. A esta mezcla se le agregan 230 g de pectina porcada 100 kg de azucar. La mezcla se evapora hasta que los slidos solubles llegan al 67% Qu cantidad de mermelada se espera a partir de una fruta que contiene 14 5 de slidos solubles? Cuantos kg de mermelada se obtienen por kg de fruta que entra a proceso?

Secado Operacin unitaria que tiene como finalidad eliminar la humedad residual que contiene un slido , para hacerlo ms atractivo, desde el punto dvista comercial, mejorar sus condiciones de almacenamiento y emplearlo en operaciones posteriores.

Problema. Para secar cacao se utilia un secador de charolas. En el sedcador entra aire con una humedad de 0.0105 kg de agua/ kg de aiore seco y a 35 c. Elo secador consta de 3 secciones. El aire deja la primera seccion con una humedad realtiva del 80 %, despues de lo cual se recalienta hasta 35 C, antes de entrara a la segunda seccion donde tambien sale con una humedad relativa del 80 %, la misma secuencia se sigue en la tercera seccin . El aire humedo sale a razon de 5700 m / h. La presin de trabajo es de 760 mmm Hg y el proceso es adiabatico calcule: a) La cantidad de agua que se leimina en el secador b) La temperatura y la humedad del aire saliente de cada seccin.

Filtracin: Prctica de Filtro Prensa La practica consiste en la medicin del tiempo que lleva el filtrar una masa determinada de fluido a lo largo de la practica manteniendo la presin constante. Para esto se deben llevar a cabo los siguientes pasos.

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Objetivos de la prctica Determinar que existe una relacin de potencias entre la presin y la resistencia de la torta y el medio filtrante. Familiarizar al alumno con el uso de unidades de filtrado que puede encontrar en la industria nacional

Determinar el valor (s-1), exponente al cual se eleva la presin para obtener la resistencia de la torta filtrante.

Determinar el valor de (m-1), exponente al cual se eleva la presin para obtener la resistencia del medio filtrante.

Determinar las expresiones para la resistencia de la torta y el medio filtrante, determinando el valor de A y B, encontrar la ecuacion de flujo del filtro.

Equipo a utilizar Marmita con agitador y capacidad de 350 litros Bomba centrifuga de 1 Hp de potencia

Filtro prensa de Placas y marcos

Material a utilizar Carbonato de calcio 96% de pureza, mesh entre 80-100

Lonas para filtro prensa, fabricada de poliester

Agua

RECOMENDACIONES DE LA PRCTICA PREPARACION DEL FILTRO PRENSA: Para la realizacin de la practica se recomienda lo siguiente: 1. Correcta colocacin de las placas dentro del filtro. Si las Placas no estn colocadas en la forma correcta, no ser posible realizar el cierre de la unidad para realizar la practica.

2. Colocar correctamente los empaques entre las placas, de esta forma se evitara fugas, y dao a los empaques.

3. Al colocar el medio filtrante entre las placas, es necesario que estn colocadas de la forma mas uniforme posible. Debe cubrir todas las orillas de la placa, para que pueda funcionar como un sello entre las mismas, as se evitaran fugas durante la practica.

4. El cierre del filtro prensa es manual. Debe darse un especial cuidado a enroscar los pernos de la mejor forma posible, y ajustarlos lo mas que se pueda para evitar fugas por entre las placas del filtro.

5. Al finalizar la practica es IMPORTANTE, deber limpiarse la tubera de alimentacin al filtro prensa para evitar que se depositen slidos que interfieran en la realizacin de practicas posteriores.

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6. An cuando una recta est definida por dos puntos, es recomendable realizar varias corridas a diferentes presiones, de forma tal, que los datos finales obtenidos sean los mas exactos posibles.

7 Se recomienda llevar a cabo el experimento con diferentes medios filtrantes con el fin de analizar el comportamiento de las constantes que determinan la resistencia del medio filtrante.

8. Se puede observar que, el volumen de filtrado que debe recogerse no debe ser mayor a 2 l, y as poder tomar la mayor cantidad de puntos. Esto se debe a que, la capacidad mxima del filtro, es de apr