ACTIVIDAD 11: PROYECTO FINAL

TERMODINAMICA

JAIME LUIS MORA QUINTERO CC 1.065.566.773

JEYDER JAIR FONSECA NAVARRO CODIGO: 1.065.563.919

MIGUEL ENRIQUE NIEVES GIL

WALDIER JESUS PEREIRA HERNANDEZ – C.C.77188971

GRUPO: 201015_230

Presentado a:

Tutora: NATALIA ANDREA SALAZAR

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-

UNAD-JUNIO 2014

INTRODUCCION

La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, es así como en muchas situaciones de nuestra vida cotidiana vamos a encontrar innumerables casos de termodinámica ante los cuales no estamos conscientes pero son tan normales en nuestras vidas.

Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.

Con el desarrollo de Este trabajo lograremos identificar el trabajo, la primera y segunda Ley de la Termodinámica, sus fórmulas y aplicaciones, además de la realización de cálculos termodinámicos en el proceso de elaboración de cualquier producto.

OBJETIVOS

Objetivo general

Comprender y aplicar los conocimientos adquiridos en los diferentes conceptos de la Termodinámica mediante la idea de la elaboración industrial de compotas para bebes.

Objetivos específicos

Objetivos Específicos

Aplicar los conceptos visto en termodinámica

Definir el proceso a nivel industrial de la elaboración de la compota para

bebe

Establecer los cálculos aptos para la elaboración de la compota para bebe

Reconocer los sistemas termodinámicos en la producción de esta sustancia.

Reconocer la importancia a la hora de actuar de los sistemas

termodinámicos en la producción de determinado producto natural.

Encontrar los diferentes sistemas termodinámicos que se dan durante el

proceso de elaboración de la compota.

Aplicar los conceptos y técnicas vistas durante todo el curso para encontrar

el consumo y cálculos energéticos.

Establecer un ambiente de trabajo, el cual contenga apreciaciones

individuales, debates y acuerdos que conlleven a obtener un trabajo

consolidado y acertado.

Definir al menos un sistema termodinámico para la alternativa seleccionada; definir también los límites del sistema y sus alrededores.

COMPOTA PARA BEBE

¿Qué es la compota?"Compota" es el producto preparado con un ingrediente de fruta (fruta entera, trozos de fruta, pulpa o puré de fruta, zumo de fruta o zumo de fruta concentrado), mezclado con un edulcorante carbohidrato, con agua y elaborado para adquirir una consistencia adecuada.

Características:Las características de una compota dependen mucho del tipo de fruta que se va a usar como materia prima. En general, las compotas son de consistencia viscosa o semisólida, con color y sabor típicos de fruta la que la compone. Deben estar razonablemente exentas de materiales defectuosos que normalmente acompañan a las frutas. La cantidad de azúcar y el porcentaje de agua utilizados son fundamentales para poder diferenciarlo de una mermelada u otra conserva.

1. ÁMBITO DE APLICACIÓN

Esta norma se aplica a la compota de manzanas, según se define en la Sección 2 infra, que está destinada al consumo directo, inclusive para fines de hostelería o para re envasado en caso necesario. No se aplicará al producto cuando se indique que está destinado a una elaboración ulterior.

2. DESCRIPCIÓN

2.1 DEFINICIÓN DEL PRODUCTO

Se entiende por compota de manzanas el producto desmenuzado o picado:

a) Preparado con manzanas lavadas y limpias, que se ajusten a las características el fruto Malus domesticus, que pueden haberse pelado y que, después del corte, están sanas;b) preparado con o sin los otros ingredientes autorizados que se describen en la Sección 3.1.2; yc) tratado térmicamente de manera apropiada, antes o después de haber sido cerrado herméticamente en un envase para evitar su deterioro.

2.2 FORMAS DE PRESENTACIÓN

2.2.1 Edulcorada - con azúcares y/u otras materias azucaradas como la miel; no menos de 16,5% de sólidos solubles totales (16,5° Brix).

2.2.2 No edulcorada - sin adición de edulcorantes; no menos del 9 por ciento de sólidos solubles totales (9,0° Brix).

2.2.3 Otras formas de presentación:

Se permitirá cualquier otra forma de presentación del producto, a condición de que éste:

a) se distinga suficientemente de las otras formas de presentación establecidas en la Norma;

b) cumpla todos los demás requisitos de la norma que sean pertinentes; y

c) se describa debidamente en la etiqueta para evitar errores o confusión por parte del consumidor.

Pasos para la elaboración de compotas

Selección: Se procede a clasificar aquellas frutas que posean en su estructura imperfecciones que puedan afectar la producción provenientes de golpes, magulladuras o con cierto grado de fermentación

Lavado: Se elimina la suciedad que está en la corteza de la fruta, pues son una fuente de contaminación.

Desinfección: Se hace mediante la mezcla de hipoclorito de sodio y agua esto garantiza que se pueda eliminar la flora bacteriana patógena que pueda alterar la calidad del producto final.

Picado: Consiste en cortar la fruta en pedazos pequeños y extraer de ella las semillas, entre más pequeños sean los trozos menor tiempo de cocción se requerirá.

Escaldado: Consiste en sumergir los trozos de fruta a tratamiento térmico para obtener un ablandamiento celular, resaltar el sabor, mejorar el color. Se evitara el pardea miento en la fruta pues se inactivaran la enzimas (coloración oscura).También se inhibirá la flora bacteria presente dentro de la fruta. El tiempo

de escaldado dura entre 8 a 10 minutos, si no se tiene un cuidado la fruta perderá todas sus características organolépticas y no servirá para producir.

Pelado: Esta operación se podrá realizar por medio de un cuchillo en acero inoxidable entre más cocción la pulpa se retirara más fácilmente de la concha.

Despulpado: Consiste en obtener la pulpa de la fruta por medio de una despulpadora o una licuadora, si se utiliza esta última se deberá de hacer en mínimas cantidades para no forzarla licuadora, al total de la pulpa obtenida se le agrega el 10% de agua para facilitar su licuado.

Cocción: Esta consiste en la mezcla del azúcar, fécula de arroz y la pulpa ( la mitad del total de azúcar más el ácido cítrico), es la operación más importante pues esta garantizara las características normales de la compota, por lo tanto se recomienda mucho cuidado. El tiempo de cocción depende del tipo y variedad de fruta. Una cocción excesiva produce coloraciones oscuras pues los azucares se caramelizan.

Adición de aditivos: Una vez empezado el proceso de cocción y se haya reducido un porcentaje de agua considerable se procede a la adición de la otra mitad de azúcar y el CMC (carboximetil celulosa) la cantidad de azúcar se calcula de acuerdo al total de la fruta. Esta debe ser agitada permanentemente para evitar que se queme y se pegue a las paredes de la marmita lo que ocasiona olor y sabor a ahumado, la cocción debe realizarse a llama lenta.

Envasado: Se debe hacer a una temperatura de 85 °C, se debe dejar un vacío para que el sellado sea el adecuado. Se utilizara una embudo para facilitar la entrada de la mezcla caliente a el frasco, los frascos deben estar previamente lavados, esterilizados. Para garantizar el vacío en el sellado se vierte en una olla con agua caliente, el vapor producido hará que se extraiga todo.

Sistema termodinámico

Despulpadora

Está fabricada en acero inoxidable, garantizando total higiene en los procesos de producción.

Puede producir de 40 a 250 Kg de pulpa por hora, trabaja con café, cacao, mango, guayaba y muchos otros tipos de frutas.

Vale la pena recalcar que existen despulpadoras de diferentes capacidades y procedencias.

Métodos de conservación

1) Conservación por calor aplicación de altas temperaturasTodos los microorganismos son susceptibles, en distinto grado, a la acción del calor. El calor provoca desnaturalización de proteínas y procesos oxidantes irreversibles en los microorganismos.La principal función de la aplicación de elevadas temperaturas a los alimentos es destruir todos los microorganismos patógenos  creando un vacío parcial  previniendo el futuro el desarrollo de aquellos que puedan recontaminar el producto.Las altas temperaturas destruyen los microorganismos patógenos  y su multiplicación acelerada durante el almacenamiento.La mayoría de estos microorganismos se destruye con temperaturas que oscilan entre los 70ºC y los 115ºC.Para este método de conservación se utilizan envases que produzcan al enfriarse un vacío parcial, impidiendo la entrada de oxígeno, los de hojalata y vidrio son los más utilizados, siendo estos últimos los más recomendables.Para aplicar el método de conservación por calor se utiliza un autoclave u olla a presión o una marmita para baño abierto (Baño María) dependiendo del aparato utilizado obtendremos una u otra temperatura y se denominaran pasterización o esterilización.

a) PasteurizaciónEs un tratamiento térmico donde las temperaturas son más bajas que en la esterilización, pero suficiente para destruir la mayor parte los microorganismos presentes en los alimentos, inactiva la mayor parte de las formas vegetativas de los microorganismos, pero no sus formas esporuladas.BLOG DE CONSERVAS – Metodos de Conservación

Este método solo debe usarse para conservas de corta duración o que tengan un grado de acidez elevada,  un  agente conservador, o en combinación con otros métodos de conservación como la congelaciónCon este método se deben  alcanzar temperaturas de hasta entre 70 y 95 ºC, se utiliza  una marmita o baño abierto durante 30 a 40 minutos y seguido de un proceso de enfriado rápido.

b) EsterilizaciónEl proceso de esterilización se consigue en un autoclave, esencialmente es una gran olla a presión, con varios dispositivos incorporados, como termómetro, manómetro, válvula de seguridad, medidor de temperatura interno…Las presiones que se emplean en el proceso de esterilización son mayores que las utilizadas en la pasteurización, el autoclave debe tener gruesas paredes con la resistencia suficiente para soportar la presión extra de aire.En el caso de las conservas caseras estemismo proceso puede realizarse con una olla a presión y utilizando como antichoque paños de cocina entre los tarros.Con este método pueden alcanzarse temperaturas entre 100 y 115 ºC, suficiente para destruir la mayor parte de los microorganismos, aunque siempre debe utilizarse en combinación con otros métodos de conservación si los alimentos a conservar están en condiciones de baja acidez.El valor nutritivo de los alimentos conservados mediante esterilización, es bastante óptimo, ya que no existen alteraciones organolépticas. Las vitaminas se conservan entre un 30 y un 50%2) Conservación por Frío aplicación de bajas temperaturas

a) RefrigeraciónConsiste en conservar los alimentos a baja temperatura, entre 4 y 2ºC  A ésta temperatura el desarrollo de microorganismos patógenos disminuye o no se produce, están en  estado de latencia, cada alimento tiene un periodo de tiempo de refrigeración muy limitado (entre tres y  diez días) por encima del cual empieza a descomponerse.

b) CongelaciónConsiste en bajar la temperatura de 0 – 20º C en el núcleo del alimento, para reducir el desarrollo de microorganismos y ralentizar la acción de las reacciones químicas y enzimáticas que descomponen los alimentos. Este proceso de conservación solo aminora los microorganismos no los destruye por lo que los alimentos congelados se deterioran lentamente. El máximo de tiempo que un alimento congelado conserva sus propiedades organolépticas intactas es de seis meses y una vez descongelados debe consumirse inmediatamente.Para que el valor nutricional del alimento congelado seconserve, es muy importante que la descongelación se haga adecuadamente, la temperatura debe volver de forma gradual.

3) Conservación por deshidratación

Los alimentos se deterioran principalmente por el agua que contienen, la deshidratación consiste en eliminar al máximo el agua deteniendo la mayor parte de las reacciones químicas y enzimaticas que producen la descomposición.Los alimentos  deshidratados tienen las propiedades nutricionales más concentradas con una reducción importante en el peso final.El inconveniente de este proceso de conservación es la pérdida importante de vitaminas sobre todo la A y la C.Los procesos de deshidratación domésticos se pueden conseguir mediante la exposición directa al sol o mediante secadores solares o secadores con resistencia.El envase ideal para una larga conservación es el envase de cristal reforzado con la técnica de vacío.Los procesos de deshidratación industriales, se realizan en espacios con bandejas por donde circula aire caliente o mediante técnicas de liofilización.

4) Conservación por adicción sustancias conservadorasSustancias conservadoras naturalesEstas sustancias  son las más recomendables ya han demostrado su eficacia a lo largo de centurias sin dejar un rastro en el medio ambiente y en nuestro organismos.Las sustancias conservadoras naturales  se añaden a los alimentos para prolongar la vida de estos, los edulcorantes, las sustancias que se desprenden de la quema de ciertas maderas  y las grasas en general son sustancias conservadoras naturales.

Cómo se ha explicado anteriormente una de las causas de descomposición de los alimentos es el agua. Los antisépticos hacen salir el líquido o se intercambian con ellos y consiguen detener el proceso de deterioroLa sal, el vinagre, el alcohol, son las sustancias conservadoras  naturales más usadas.Un requisito importante para conservar utilizando esta sustancia es que el envase sea preferentemente de cristal, nunca metálico o de plástico.

5) Conservación mediante fermentación.

Cuando hablamos de microorganismos, debemos distinguir entre patógenos y beneficiosos, los patógenos son los causantes del deterioro y las  alteraciones de los alimentos los beneficiosos  desencadenan procesos químicos y enzimáticos  que producen transformaciones graduales en las estructuras celulares de los organismos vivos que componen los alimentos y bebidas.

6) Conservación al vacío.

El vacío es un sistema de conservación de los alimentos, que consiste en extraer el aire del envase, principalmente el oxígeno.

En los procesos industriales se inyecta otro gas como el nitrógeno, consiguiendo una atmósfera modificada que detiene los procesos de oxidación.

Método de producción INDUSTRIAL:

Descripción del Proceso de las Compota. Recepción de Materia Prima: Se receptan todos los insumos en la bodega. Menos los trozos de manzanas, que deben estar en envases refrigerados.Tanque de Mezcla: En esta etapa es en donde se dosifican los ácidos, el almidón y azúcar previamente pesados. Aquí se mezclan estos ingredientes con el agua contenida en el tanque. Cocción: Una vez producida la mezcla en la segunda etapa del proceso, se continúa con la cocción. Esto tiene lugar en una marmita con agitación, en donde ingresa los trozos de manzana de manera directa a mezclarse con los demás componentes. La temperatura de esta mezcla debe alcanzar 55 a 65°C con la finalidad de que el almidón actúe de manera que nos proporcione la viscosidad deseada para la compota. Hay que tener en cuenta que mucho tiempo de cocción y altas temperaturas, producen volatilización en el ácido ascórbico. Llenado: Toda la mezcla pasa a la máquina de llenado, graduada para dosificar de manera rápida el volumen requerido por el envase. Los envases para las compotas serán frascos de vidrio. Sellado: Inmediatamente, los envases con compota pasan a través de una banda transportadora a la maquina selladora, donde se colocan las tapas de aluminio en el frasco de vidrio, lo que brinda un sellado seguro y que evita filtraciones de agua en la siguiente etapa. Pasteurización: Etapa primordial, que se realiza a cierta temperatura y tiempo para evitar el crecimiento de microorganismos en el producto y la pérdida de nutrientes en el mismo.Etiquetado: En esta etapa se adhieren las etiquetas de manera sincronizada a los envases de vidrio, mediante la ayuda de una banda transportadora y la maquina etiquetadora. Empacado: Se empacan las compotas de manera manual en cajas de cartón corrugado. Que a su vez, se colocan sobre pallets de madera para dirigirse a la bodega de producto terminado. Almacenamiento: Las compotas son almacenadas en la bodega de producto terminado a temperatura ambiente. 

RESULTADOSSe obtuvieron 4 Frascos de 1 kg de COMPOTA, de color caramelo, debido a la oxidación de la manzana, pero sobre todo al azúcar rubia.La consistencia es la de una compota, pues presenta las siguientes características: 

* Fruta picada entera.* Jugo líquido.* Sabor dulce, más noempalagoso, tampoco un almíbarSe elaboraron dos presentaciones:* Frasco grande (1kg)* Frasco pequeño (250 gr)

Raciones: 1

Preparación: 10 min.Cocción: 15 min.Tiempo total: 25 min.

Utensilios necesarios:

* Manzanas (Delicious de Viscas)* Azúcar rubia* Agua* Esencia de vainilla* CanelaInstrumentos:* Ollas* Cucharas y cuchillos* Tabla de picar* Frascos de vidrio (1 Kg y 250 gr.)

Ingredientes:

150 mililitro/s Agua mineral natural

1 pieza/s Pera (1 grs/pieza)

Preparación:

Se selecciona la fruta 1000g de fruta. Despulpar y se separa la semilla. Colocando la pulpa en un recipiente con 500ml de agua a fuego lento. Cocinar por 10 minutos, agregar la azúcar y se va revolviendo hasta conseguir

el punto de ebullición, hasta alcanzar la temperatura de 65º Brix. Luego se reduce el calor agregando un ácido cítrico hasta llegar a una

temperatura de 25ºC. Se prepara gelatina sin sabor 15gr en medio vaso con agua, esto hace que se

obtenga una mezcla de gelificacion, luego se deja a temperatura ambiente y se procede a envasar.

Presenta un choque térmico, cuando después de haber calentado se enfría llevándolo a una temperatura ambiente de 25ºC

Valor nutricional (por ración):Valor energético: 57,00Kcal

Proteínas: 0,46g

Hidratos de carbono: 12,92g

Grasas: 0,34g

Sugerencias y consejos:

Se puede usar la pera, manzana, albaricoque, etc. para ir incorporando nuevos alimentos y sabores en la dieta del bebé

Añadir las frutas que se deseen, siempre de una en una en el caso que sean nuevos alimentos en la dieta del bebé.

Definir los procesos termodinámicos a los cuales hay que someter el Sistema termodinámico seleccionado (isotérmico, isobárico, isocórico, adiabático).

Consumo energético de la estufa

Este es un proceso isotérmico.

El calor necesario para calentar el agua se calcula en función del cambio de temperatura

Q=m.cp (t 2−t 1)

Q 1=(1,535Kg ) (4.187 )Kj

KgºC (373−298 )=481.400Kj=481400 J

Para la estufa

1m3=Eqivalente enkw/h

Q 2=1m3∗38.590 pc (poder calorifico )

3600 seg=10.7194 kw

h

10.7194kwh60min=1786.56 kw

min

1786.56kwmin

∗40min=71462.4 kwh

∗3600000=2.5726464 x 1010 julios

Q 2=2.5726464 x 1010 julios→Qt=Q 1+Q 2=481.400 j+Q 2=2.5726464 x 1010 julios=2.57269454 x1010 julios

Consumo energético licuadora

T= 126,9 V

I= 3,2 A

P=(126.9V )(3.2 A )(0.083333h)30dias

1000=1.0151593 kwh

mes

1.0151593kwh/mes30dias

=0.03383kwh∗$ 425=$14.38 por5minutos de trabajo

kwh=3600000 julios⟶0.03383kwh∗3600000=121788 julios→W=121788 julios /h

p=1kwh=864∗103→0.03383 kwh∗864∗103=29229.12Cal /h

La licuadora es un sistema termodinámico cerrado, intercambia energía

E=29229.12Cal /h298 ºK

=98.084∗4.184=410.384 julios

CÁLCULOS DE ENTROPÍA

m=28120 g=28.12kg

T ebulliciónagua=70 °C=343.15K T fusión agua=0 ° C=273K ∆ S=Cambio de Entropía

∆ S=maguaCP ln(T fusión

T ) ∆ S=(28120 g )(1 calg . K )∈( 343.15k273k )=35345,7 calk

m 1=m2=28.12kg c 1=c 2=4186J /(kgK ) ,

T 1=273K T 2=373.15KTf=343.15K

∆ S=m1∗c1∈T f

T 1+m2∗c2∈

T f

T 2

∆ S=28.12Kg∗4186 JkgK

ln343.15273

+28.12Kg∗4186 JkgK

∈343.15373.15

∆ S=117710.32 JK

∗0.22+117710.32 JK

∗−0,083

∆ S=25896.27 JK

−9769.95 JK

=16126.27 JK

CONCLUSIONES

Existen muchas formas de conservas de frutas y vegetales, pudiendo variar entre mermeladas, compotas, jaleas, etc, sin embargo, cada una de estas es distinta, Además existen también muchos mecanismos para la conservación de los alimentos en un estado de asepsia e higiene.

Según lo analizado por la experiencia, creemos que hay 4 funciones que cumple una conserva, sea la forma que se escoja:* Alargar el periodo de vida de una fruta, hasta por 6 meses.* Dar un valor agregado a una fruta, y así captar un mayor mercado.* Obtener un producto completamente distinto a la fruta en su forma fresca.* No se requiere de fruta de primera calidad.

* El proceso de elaboración industrializado y el artesanal, no difieren en lo esencial, sino solamente en el uso de maquinaria y un sistema automatizado.

* La elaboración de compota es rentable, en tanto que la fruta puede admitirse con bajos niveles de calidad, lo cual genera menores costos, además no hay una diversidad de ingredientes, sino unos pocos

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

ESCALDADO DE ALIMENTOS http://www.revistaialimentos.com.co/news/285/443/ESCALDADO-DE-ALIMENTOS.htm

Conversion Factors for Units of Energy http://www.volker-quaschning.de/datserv/faktoren/index_e.php