Proyecto: chocolate fundido

JEANNETH HERNANDEZ MOROCHO

  

Formulación del problema

Mediante los conocimientos obtenidos en clase debemos optar un proceso donde posea un fluido no newtoniano para de esta manera hacer nuestro estudio reológico a más del fluido, pero para este estudio debemos tomar las pérdidas que se dan en los diferentes accesorios y tomar en cuenta las velocidades y las presiones a las que están siendo sometido nuestro producto por lo que debemos contar con manómetros, viscosímetros y datos que se dan en la operación del proceso.

Objetivo

Conocer si la bomba que se usa en un determinado proceso está siendo la adecuada

Justificaciones

Al hacer un análisis de esta magnitud vamos a conocer las diferentes pérdidas de un proceso y vamos a poder tomar ciertas decisiones para mejorar el proceso y poder tener mayores rentabilidades.

Limitaciones

No han añadido un manómetro para conocer a que presiones ellos están trabajando y este sería muy necesario.

Fundamentos teóricos

Chocolate fundidoEl chocolate fundido es una dispersión de manteca de cacao, azúcar finamente molido y extracto seco de cacao. La manteca de cacao se llega a fundir a una temperatura por debajo de la bucal, dejando en forma libre al compuesto aromático del chocolate.

Cuando una barra de chocolate se llegan a calentar hasta 80°C sobre una bandeja, el chocolate se llega ablandar pero llega a mantener su forma y si comenzamos a llegamos a golpear de una forma brusca la bandeja el chocolate comienza instantáneamente a fluir, porque el golpe ha sobrepasado el valor de deformación plástica del chocolate. Si el chocolate es demasiado espeso las burbujas de aire serán difíciles de eliminar por agitación y el recubrimiento resulta demasiado espeso. Si es demasiado fluido será excesivamente fino, presentara flecos y resulta poco decorativo.

Se encontró que la relación t-D era groseramente lineal, pero que la recta no pasaba por el origen. Su comportamiento se semejaba al de un plástico de Bingham

T-To Nd

La viscosidad aparente del chocolate fundido no solo depende de la velocidad de deformación, o intensidad de cortadura sino también del tiempo y que el chocolate no recupera su viscosidad original tras agitarlo

Viscosímetro rotacionalLos viscosímetros de Brookfield están equipados de un rotor de aguja con un disco, se utiliza para estudiar fluido reológicos.

Desgraciadamente sucede que la velocidad de deformación en cizalla sobre un disco delgado no es uniforme y es muy difícil de modelar matemáticamente pero a pesar de ello se puede realizar una aproximación con la viscosimetria de mezcla y de esta manera se va a poder definir un esfuerzo de cizalla promedio y una velocidad de deformación de cizalla promedio con esto este tipo de sensores pueden utilizarse para determinar propiedades de fluidos no newtonianos

Aplicaciones del instrumento

Se utiliza para medir la resistencia que la viscosidad de un fluido ejerce. Su campo de aplicación es muy variado ya que permite la determinación de la viscosidad de fluidos de muy diversa naturaleza como grasas, pinturas, plásticos, farmacéuticos, productos alimenticios, etc.

El primer paso es calcular el índice de comportamiento de flujo (n) que se obtiene

Es usado por conveniencia porque los operadores de Brookfield, seleccionan la velocidad en revoluciones por minuto cuando operan el instrumento. Hay que destacar que el porcentaje de torque, el parámetro típico del instrumento. Hay que destacar que el porcentaje de torque, el parámetro típico del instrumento de Brookfield, puede ser sustituido por M en las ecuaciones antes ya descritas, sin afectar los cálculos para encontrar el índice de comportamiento de flujo.

El porcentaje de torque, el porcentaje de torque máximo obtenido durante los ensayos de velocidad constante. La velocidad de deformación en cizalla promedio es:

La metodología estándar de Brookfield se aplica a las muestras para obtener los datos reológicos. Se colocan muestras en el vaso de Griffin de 600 ml de forma baja y un rotor se conecta a la mordaza del eje. A continuación se registran la serie de datos de torque versus la velocidad angular rpm y el cálculo de las propiedades reologicas, se realizan según el procedimiento siguiente.

El índice de comportamiento de flujo

Los valores promedios de cizalla y de la velocidad de deformación

Las propiedades reológicas de fluidos tipo ley de la potencia se obtienen de los análisis de regresión de los resultados experimentales.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El motor sincrónico que está conectado al disco graduado que va a girar a una velocidad fija, haciendo girar el huesillo a través del muelle y el indicador. Sin no encuentra resistencia del fluido, el rotor gira sincrónicamente con el muelle, el indicador y el disco graduado, siendo en este caso la lectura igual a 0

En caso del que el huesillo encuentra una resistencia por la viscosidad del fluido, esto producirá una torsión en el muelle, cuando encuentre un equilibrio contra dicha resistencia el indicador conectado al muelle realizara una particular lectura (el estado de torsión del muelle) en el disco graduado.

Bomba para chocolates

Esta especialmente diseñada y concebida para el transporte de chocolates, sucedáneos, cremas y masas similares con una gran uniformidad en el flujo sin afectar los valores intrínsecos de temperatura y viscosidad de la masa.

Funciones

La total separación del motor reductor hace de accionar los engranajes haciendo de evitar alguna contaminación. El cuidado del diseño y la aplicación de los cojinetes y los prensaestopas impiden la posibilidad de goteo de producto al exterior.

Tecnología

Está diseñada en una forma de entrada y salida lateral del producto donde posee los engranajes respecto al flujo y la construcción a doble fondo del cuerpo principal para que la masa se vea alterada en relación con sus características físicas durante el proceso de transvase.

Proceso

Es puesto en un tanque que va hacer rotado por medio de un motor en donde va a trabajar por medio de unas bolas que van hacer fricción para que se de dicho trabajo para la cual va hacer trasladado por medio de moto reductor que posee una potencia de 2Hp y con una rev 250 rpm donde primero va a ir a unos imanes para que lleguen a capturar todo el metal que se encuentre en el chocolate para luego seguir por un tubo que posee primero una tubería tecnológica es decir que posee una camisa para que recirculen aguas madres y tiene un tubo interno para que fluya el chocolate hasta un codo de bola para que vaya a otro tubo y llegue a un tanque de almacenamiento para que este se encuentre a 60°C para luego ser recirculado y con aguas madres que están divididas en sectores a diferentes temperaturas como es 36°C, 28°C y 31°C para luego ser llevado a través de una tubería que tiene como terminal una válvula de bola de 2 pulgadas que tiene 3 tubos y 2 llaves para que por uno de ellas vaya a salir el producto para que sea puesto el chocolate por la ayuda del operario a un recipiente de 1Kg y luego de esto va a pasar por una banda para luego ser envida por un túnel de enfriamiento que posee 3 tipos de temperatura para luego finalmente ser empacado.

Datos obtenidos por el gerente de planta Tlgo. Giovanni Moran

Q°= 0.42kg/s

Presión es de 200 a 300 psi

Los codos son de 2 pulgadas de 90°

L a tubería es de acero inoxidable posee un espesor de 1.5mm

Punto de fusión 22.32°C

Las viscosidades son medidas a 45°C y oscila entre 30000 a 32000cp

El proceso consta de

3 codos de 90

2 válvulas de descarga

Posee 5 llaves

0 2 4 6 8 10 120

10

20

30

40

50

60

Esfuerzo y velocidad de Deformación

Velocidad de deformación

esfu

erz

o

T0= 16

Ley del poder

Tw=R ∂n

lnTw=lnR+nln∂

-3 -2 -1 0 1 2 30

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5ln Tw vs Ln Yw

m=3,6−2,71,6+2

=0.25

Ln Tw= 0,25Ln Yw+ 3,2

K=e3,2=24,53Pa . sn

La ley del poder

Tw=24,53Yw0.25

Herschel Burckley

Tw=To+ KYn

Tw-To=KYn

Ln (Tw-To)=Lnk+ nLnY

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

ue=k {3n+14n )X ¿

Ue=20 ,78( 3∗0 ,273+14∗0 .273 )∗¿)0.273-1

Ue=1,76

ℜ=1290∗0,286∗0,03811,76

=7.99

Flujo laminar ya que es menor a 2000

Viscosidad efectiva=1,76

Índice de consistencia=0,273

Ecuación de la energía mecánica

P2−P1

∂+(V 22−V 12¿¿2)+ (Z 2−Z1 )+F+W=0¿

En el caso del homogenizador van a existir pérdidas la altura es la misma, las velocidad al tener la misma velocidad no hay trabajo de bomba por lo que las pérdidas en el homogenizador serán

F=P1−P2∂

F=12987,01Pa1290kg/m 3

=10.07m3/s

P2−P1∂

+(V 22−V 12¿¿2)+g (Z2−Z 1 )+F+W=0¿

Las presiones manométricas llegan hacer cero

(v 22−v12 )2

+g ( z2−z 1 )+W+P .magnetica+ Kcodo90V 2

2gc+ KcodobolasV 2

2 gc+homogenizador+ KcodobolasVb2

2 gc+ 4 fLV

2

2g+ 4 fLV

2

2 g

(0.0402-0.0382)-9,81(0.29)+W+0,39+

¿¿+3,14

(0.000164) -2,84 +W +42,76+0,0000662+0,0000036799+10,07+0,000004495

H=50 J

P=Ha*δ*Q

P=50*1290*3,79x10^-4

P=24,5 W

LA POTENCIA EN HP=0.03285 es decir que la bomba que se emplea en dicho proceso es para mayor trabajo por la cual es muy ideal

Bibliografía

http://books.google.com.ec/books? id=bJEKCIludQIC&pg=PA42&dq=viscosimetros+rotacionales&hl=es&sa=X&ei=jga5UtCbHMXJkAfVrICgDA&ved=0CDEQ6AEwAQ#v=onepage&q=viscosimetros%20rotacionales&f=false

http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3626/1/tema5RUA.pdf http://avibert.blogspot.com/2010/06/viscosimetros-rotacionales.html http://www.bdigital.unal.edu.co/871/1/1128404561_1128267343_2009.pdf http://www.lloveras.com/areas/detalle-equipo.php?language=es&equipo=bombas-

para-chocolate http://cienciaeducativa2009.wikispaces.com/file/view/mitrabajofinal.pdf