PRACTICA No. 4 APLICACIÓN APL ICACIÓN DE B ALANCE AL ANCE DE MATERIA MA TERIA EN L OS PROCESOS DE MEZCLA Y EVAPORACIÓN
1.- OBJETIVO OBJ ETIVO El alumno usara una de las múltiples aplicaciones de los balances de materia en el procesamiento de alimentos, además comprobará los valores establecidos por refractometría con los cálculos mediante balance de masa, basándose en el contenido de sólidos soluble
.
2.- INTRODUCCIÓN Según Haper (1976), indico que las bases para calcular las cantidades relativas de materiales de procesos alimenticios alim enticios se basan en la Ley de la Conservación de masa, la cual establece que “la cantidad de materia que entra a una operación debe ser
igual a l a cantidad que sale”. Al considerar un sistema cerrado por fronteras o límites, la Ley puede ser definida en la siguiente forma: las entradas por los límites ME, más la generación interna MG, menos las salidas por los límites MS y menos el consumo interno MC, será igual a la acumulación o pérdida dentro del sistema que puede ser positiva. La ecuación que corresponde a dicha ley es la siguiente:
ME+ MG- MS-MC = MA
( 1)
Cuando no existe generación o consumo de materia dentro del sistema, la ecuación se reduce a:
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ME = MS
( 2)
En las jaleas, los sólidos solubles son principalmente azúcares, en especial sacarosa. Según Villavecchia (1963), el índice de refracción de las soluciones acuosas varía con la concentración, y esto se basa. En esto se basa la determinación del contenido de azúcar de una solución por medio del refractómetro. Alvarado y López (1986), establecieron la siguiente ecuación que permite el cálculo de la densidad de jugos de frutas y de jarabes, como función del contenido de sólidos solubles y de la temperatura:
Dj = 1008 + 4.15Br – 0.6 T
(3)
Donde: Dj = Densidad en (kg/m3) Br = grados Brix (°Brix) T = Temperatura
3.- MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Cantidad
Materiales
1
Vaso de precipitado 500 ml
3
Vasos de precipitado 250 ml
1
Pastilla de calentamiento
1
Cronometro
1
Pipeta graduada
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1
Perilla
1
Agitador de vidrio
1
Probeta graduada 100 ml
Aparatos e Instrumentos
Reactivos
Plancha de Calentamiento
Jugo de naranja natural sin pulpa
Refractómetro de mano
Azúcar Agua destilada
4.-PROCEDIMIENTO 1. Pesar 9 g de azúcar y depositarlos en un vaso de precipitado de 250 ml. 2. Agregar 100 ml, utilizar el agitador de vidrio para disolver. 3. Depositar en el vaso de precipitado de 500 ml las siguientes cantidades: 120 ml de agua destilada, 300 ml de jugo de naranja y 80 ml de solución de sacarosa. 4. Medir con el refractómetro los grados Brix del jarabe. 5. 100 ml de jarabe en el vaso de precipitado de 250 ml. 6. Colocar el vaso de precipitado sobre una plancha de calentamiento e introducir la pastilla magnética para la agitación. 7. Empezar a calentar la solución para que hierva y aplicar una agitación moderada. 8. En el momento que se inicie la evaporación empezar a tomar el tiempo con el cronometro. 9. Continuar la operación cuidando de mantener el volumen constante por la adición de cantidades medidas del jarabe preparado en el primer paso.
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10. Cada diez minuto registrar el volumen añadido y medir los grados Brix hasta que el jarabe alcance una concentración de 20 ° Brix. 11. Realice balances de materia para obtener los
° Brix teóricos en cada
momento. Utilice la formula mencionada en la introducción para obtener la densidad.
12. Muestras
Reporte sus respuestas en la siguiente tabla. Tiempo (min)
Jugo de naranja Refresco
° Brix Temperatura Experimentales (°C)
Densidad (kg/m^3)
Volumen total alimentado (ml)
Volumen agregado (ml)
250
4
10
5
85
977.75
20
5.5
92
975.625
20
30
6
97
974.7
10
10
5
80
980.75
20
5.7
89
978.255
35
30
5.9
98
973.685
20
250
7
Observaciones: Se ingresó al laboratorio al área correspondiente y a realizar la práctica correspondiente, sobre la aplicación de los balances de materia en los procesos de mezcla y evaporación. El material y el equipo se ocuparon como la práctica lo indicaba, las mezclas y las evaluaciones de la misma manera.
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° Brix Teoricos
2.04%
Se aprecian dos componentes que se mezclaban en la práctica, agua y jugo, ambas fueron parte del proceso de evaporación posterior.
Al tener las mezclas como se indica se pusieron en la parrilla de caletamiento para comenzar el proceso de evaporación, tomando los grados brix y el volumen evaporado en el proceso cada cierto lapso de tiempo. Los grados brix también se tomaron antes del proceso de evaporación para ver cómo reaccionaba al llevarse a cabo.
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Al irse evaporando las soluciones, tanto la de jugo como la de refresco se consideraban factores para efectos de cálculo posteriores, los grados brix, e l volumen que debía agregarse después de cada tiempo en que se estuvo evaporando.
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Calculos: Re fresco
Jugo de Naranja
Temp 80C
Temp 85C
Brix 5
Brix 5
DJ 1008 4.155 0.680C
DJ 1008 4.155 0.685C
DJ 980.75
Kg
DJ 977.75
m3
Kg m3
Temp 89C
Temp 92C
Brix 5.7
Brix 5.5
DJ 1008 4.155.7 0.689C
DJ 1008 4.155.5 0.692C
DJ 978.255
Kg m3
DJ 975.625
Kg m3
Temp 98C
Temp 97C
Brix 5.9
Brix 6
DJ 1008 4.155.9 0.698C
DJ 1008 4.156 0.697C
DJ 973.685
Kg m
3
DJ 974.7
Kg m
3
So. Agua/azúcar 80 ml Balance de materia:
8. 29 ° brix 0.785927 kg.
Jugo 300 ml
Agua 120 ml
5 °brix
0 ° brix 0.11952 kg.
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(0.11952 )(0) (0.07859 )(0.82913 ) (0.05)(0.2980 ) 0.496207726 x x
0.0502592
0.496207726 Densidad de la
2.041216 % mezcla :
1008 4.15( 2.041216 ) 0.6(100C )
D J
956.4710464 kg / m 3
BALANCE CUANDO SE RECUPERA L VOLUMEN :
m/v
m (958kg / m 3 )(4 x10 5 m 3 ) 0.3832 kg.
Agua 120 ml 1L/ 100 ml =0.12 (1 m^3/1000 l)=1.2X10^-4 m^3
m/v
996kg / m 3 a
25C
m * v 3
4
3
m (996kg / m )(1.2 x10 m ) 0.11952 kg.
* Azucar / Agua 80ml
1l 100ml
0.08 3
1m 3 1000l
1008 kg / m
D J
8 x10 5 m 3
4.15(8.2913) 0.6(100C ) 982.4090 kg / m 3 3
5
m 982.4090 kg / m * 8 x10 m
* jugo 5 brix
a
3
0.07859 kg
75C
m/v
m * v 3
m 977.75kg / m * 3 x10
4
0.2933 kg.
mT mAgua mAgua / Azucar mJugo mT 0.4962
5.-CUESTIONARIO 1. ¿Existe alguna diferencia entre los valores experimentales y los teóricos?
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R=El resultado teórico, es aquel que deberías esperar si la reacción tuviera
una eficiencia del 100%, el experimental, es el que se presenta realmente, y siempre será menor al 100%. Esto puede deberse a una gran cantidad de factores, desde: La pureza de los reactivos, las condiciones ambientales, temperatura, presión humedad.
2. ¿Cuáles son las probables causas de las diferencias? R= la diferencia seria en cuanto a la eficiencia de la reacción ó porcentaje de
eficiencia 3. Realice una gráfica °Brix en función del tiempo. En esta se debe representar los °Brix experimentales y los °Brix teóricos, establezca su discusión de resultados.
TIEMPO VS. °BRIX 35 30 25 20 15 10 5 0 4.8
5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
6.2
6.- CONCLUSIÓN El objetivo de la práctica se llevó a cabo ya que pudimos comprobar la importancia y la utilidad de los balances, las ecuaciones sobre las diversas aplicaciones en la industria alimenticia algo que pudimos observar es que los valores teóricos que obtuvimos en la resolución de las ecuaciones son muy similares a los valores reales obtenidos en la práctica en la medición de los grados Brix. De igual manera tener en cuenta algo muy importante en un sistema que es la ley de la conservación de la masa el cual consiste en que el total de la masa que entra a un proceso o unidad es igual al total de la masa que sale de esa unidad . Por tal Página | 9
motivo la importancia de los balances de materia radica en que es de las herramientas básicas para el análisis del sistema.
7.-REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Chang, Raymond. Química. Ed. Mac Graw Hill. Felder, Richard M. y Rousseau, Ronald W. Principio elementales de los procesos químicos. Ed. Addison Wesley Lungman
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