UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ASIGANATURA DE TRANSMISION DE CALOR: AI-441
LABORATORIO N° 01 “PROPIEDADES TÉRMICAS DE PRODUCTOS ALIMENTICIOS”
DETERMINACIÓN DE CONDUCTIVIDAD
FECHA DE ENTREGA : 02 de Octubre de 2013 GRUPO : Miércoles, 7 – 10 am. PROFESOR : M. Cs. Ing. Raúl Ricardo VELIZ FLORES ALUMNA : Paucarhuanca Yarihuamán, Yude Katia
AYACUCHO – PERÚ 2013
RESUMEN
La práctica se realiza de las propiedades físicas de los alimentos, en los que se basa en la determinación de la conductividad térmica, adquirir las propiedades térmicas de alimentos con base a datos simples como la humedad, densidad. Se trata esto para la aplicación de transferencia de calor que es el fenómeno predominante. Los alimentos tienen propiedades especiales de acuerdo a los procesos de transformación que sufren. Por la complejidad de su comportamiento reológico pueden entenderse como un conjunto de pasos, pues siendo así usamos alimentos principalmente menos perecederos como es la zanahoria, papa y camote. Se determina la conductividad térmica de cada uno de los alimentos teniendo en cuenta, a la vez sus propiedades térmicas hallando su densidad y porcentaje de humedad contenida. Se aplica con la ley de Fourier.
ÍNDICE
RESUMEN
01
ÍNDICE
02
•
OBJETIVOS
03
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FUNDAMENTO TEÓRICO
03
• •
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Cálculos
06 06
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RESULTADOS
08
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DISCUSIONES
08
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CONCLUSIONES
09
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CUESTIONARIO
09
•
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
11
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (K) Es la medida de la capacidad para conducir calor de un material. Para alimentos depende principalmente de su composición. Sin embargo tiene también influencia factores como sus espacios vacíos (forma, tamaño y orientación), su homogeneidad, etc. La definición de la conductividad térmica se encuentra en la ley de Fourier de conducción de calor
dT/dx es el gradiente de temperatura en la dirección x. la constante de proporcionalidad k es la
conductividad térmica (W/m°K). Las órdenes de magnitud de la conductividad térmica, según los distintos tipos de materiales, puede apreciarse entre los siguientes valores:
Gonzalo Martín Peña, Pág. 29.
Fuente: Procesamiento de alimentos Escrito por Carlos Eduardo Orrego Alzate., pág. 67
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Para la determinación de la densidad de los productos alimenticios, pesar el producto sin pelar, luego sumergirlo en una probeta, el desplazamiento de volumen es el volumen total del alimento. Para determinar el contenido de la masa de agua en el alimento, primero cortar los productos en pequeñas rodajas más o menos cinco gramos, pesar las placas Petri sin el producto, colocar los productos en las placas y pesar, para llevar luego la estufa por 5 horas a 60 °C, luego del tiempo de 5 horas pesar el producto, restar el peso de la placa Petri y eso es la masa de agua del producto. La masa de los sólidos es la materia seca que queda en la placa Petri. Muestra Zanahoria Papa Camote
•
Datos para la densidad Masa (gr.) Volumen (ml) 61.60 60.00 44.10 37.00 65.90 60.00
Densidad (gr/ml) 1.0267 1.1919 1.0983
Para reportar los datos para calcular la humedad, no es necesario, porque se determinó en una balanza de Determinación de humedad.
Muestra
Humedad (%)
Zanahoria Papa
87.45 63.72
Humedad Bibliografía (%) 88.20 77.80
Camote
60.17
CÁLCULOS:
Determinación de conductividad térmica de la ZANAHORIA.
Determinación de conductividad térmica de la PAPA.
69.20
Determinación de conductividad térmica del CAMOTE.
RESULTADOS: Cuadro de resumen de resultados. Muestras Densidad Humedad (gr/ml) (%) Zanahoria 1.0267 87.45 Papa 1.1919 63.72 Camote 1.0983 60.17
Humedad Bibliografía (%) 88.20 77.80 69.20
K (W/m°C) 0.5606 0.5063 0.4490
K Bibliografía (W/m°K) 0.571 0.563 -----
DISCUSIÓN:
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El porcentaje de humedad contenida en la zanahoria resultó 87.45%, siendo el porcentaje alrededor de 88.20% mencionado por el autor Gonzalo Martín peña en la tabla de composición de
alimentos. Y su conductividad térmica da 0.5606 W/m°C, que también bordea al referencia bibliográfica de Carlos Eduardo Orrego que es de 0.5710 W/m°C.
•
El agua contenida en la papa es de 63.72%, comparando con la tabla en la bibliografía es de 77.80%, por lo que esta pequeña variación pudo ser por la variedad. Dado así la papa podría tener más tiempo de almacenamiento. Y su conductividad térmica da 0.5063 W/m°C, comparando con la bibliografía (0.5630 W/m°C) rodea al valor y es aceptable.
•
La humedad contenida en el camote resulto 60.17%, que está por debajo de la tabla de composición siendo 69.20%. por lo tanto el camote está perdiendo agua.
CONCLUSIONES: •
Se determinó la humedad por el método directo con la balanza de determinación de humedad siendo de la zanahoria 87.45%, de la papa 63.72% y del camote 60.17%, concluyendo que éstos valores son aceptables con lo teórico.
•
Se determinó las densidades verdaderas de los alimentos a partir de volumen: de la zanahoria 1.0267 gr/ml, de la papa 1.1919 gr/ml y del camote 1.0983 gr/ml.
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Se determinó la conductividad térmica de la zanahoria 0.5606 W/m°C, de la papa 0.5063 W/m°C y del camote 0.4490 W/m°C. siendo el mejor resultado por la sejanza con los datos bibliográficos.
CUESTIONARIO: •
Realizar el fundamento científico del objetivo número uno.
En transferencia de calor, la energía se presenta de muchas formas y para ello aplicar en los alimentos, se basa en el conocimiento de la composición química y/o física: densidad, humedad, porosidad, etc. Y del rango de temperaturas a las que se someten los materiales.
El modelo más simple es el que considera el alimento como homogéneo, pero constituido por dos componentes: sólidos y agua. Siendo así conveniente conocer experimentalmente su densidad y su humedad ya que es más simple conseguir esos valores para estimar la conductividad térmica. •
Explique la diferencia entre calor específico y la capacidad calorífica.
Calor específico. Es una propiedad física de la materia que requiere una cierta cantidad de calor para producir un cambio en la temperatura, por unidad de masa de una sustancia determinada. Se define como el número de joules requerido para elevar la temperatura de 1.00 kg de una sustancia a 1.00°K. (J/kg °K) Capacidad Calorífica. Es una propiedad que indica la capacidad de un material de absorber calor de su entorno; representa la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura en una unidad. Se expresa por mol de material (J/mol °K)
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¿cómo se presenta la conductividad térmica en alimentos no homogéneos como la mantequilla y la carne?
Las grasas neutras son, relativamente, poco conductoras del calor. Al descomponerse las grasas aumenta la conductividad debido a la formación de ácidos grasos libres, aunque estos tienen análogamente una conductividad muy pequeña. Mayor elevación de la conductividad de las grasas produce autoxidación. Las propiedades térmicas como la difusividad, conductividad, calor específico y densidad son sensibles a su cantidad de agua, de grasa, tipo de musculo, porosidad. En la carne, el contenido de agua alrededor de 74%. •
El contenido de aire influye en la conductividad térmica de los alimentos.
Sólo la densidad y la conductividad térmica se afectan sensiblemente con el contenido de aire. El material tiene contenido de aire de tal forma que es mínima la convección natural dentro del poro y para ello se usa un modelo basado en las fracciones másicas de los principales componentes de los alimentos (proteínas, grasas, carbohidrato, fibra, ceniza y agua).
•
¿cómo varía la conductividad térmica en los productos alimenticios?
Con la información experimental obtenida sobre propiedades de alimentos se relaciona, que el contenido de agua influye en la conductividad térmica del alimento, como se observa en el cuadro. A mayor contenido de agua, mayor es la conductividad térmica.
Alimentos Zanahoria Papa
Humedad (%) 87.45 63.72
K (W/m°C) 0.5606 0.5063
Camote
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60.17
0.4490
Explique los mecanismos de transferencia de calor aplicado a los productos alimenticios.
Uno de los fenómenos de transporte principales en los procesos alimentarios es la transferencia de calor que incluye mecanismos puros (conducción, convección y radiación) como combinaciones de los mismos (conducción/convección, convección radiación,…) o bi en combinaciones más complejas que requieren un tratamiento particular como: intercambiadores de calor, evaporadores. En prácticamente todos los procesos existen etapas en las que los elementos se enfrían o calientan, tanto en procesado primario, secundario o terciario.
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¿cuál alimento es el mejor conductor del calor?
El mejor conductor de calor es la zanahoria por tener el valor mayor que es 0.5606 W/m°C, por su contenido de agua y entre otras que la compone a la zanahoria.
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Realizar el fundamento científico del objetivo número tres.
La conductividad térmica del agua es mucho más pequeña que la del hielo. La descongelación es por tanto un proceso más lento que la congelación, ya que el calor tiene que pasar a través de un grosor creciente de agua en lugar de un grosor creciente de hielo, como se muestra la figura. Diferencia de temperatura entre el producto y la fuente de calor. Esto se determina habitualmente por la fuente exterior. Naturaleza del medio de calentamiento. El agua transfiere el calor más eficientemente que el aire, pero también causa más problemas de higiene.
Fuente : Manual de industrias de la carne. Escrito por M. D. Ranken.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: •
ORREGO ALZATE, Carlos Eduardo (2003): Procesamiento de alimentos, Universidad Nacional de Colombia, pág. 61 – 67.
•
PEÑA, Gonzalo Martin: Tabla de composición de alimentos. Pág. 29
•
RANKEN, M. D. (1998): Manual de industrias de la carne, Madrid – España. Pág. 109.
