FUNDAMENTOS DE CONSERVACION DE ALIMENTOS GUIA DE EJERCICIOS DE CONGELACION DE ALIMENTOS PROFESOR : RAUL P. MOLINA CASTRO 1) Carn Carne e enva envasa sada da de 2” de espe espeso sorr esta esta sien siendo do cong congel elad ada a en una una camara por Aire forzado. La carne se encuentra inicialmente a 40 (ºF) y posee un contenido de humedad de 75%. El punto de congelacion del producto es de 23 (ºF). La temperatura del Aire es de –20 (ºF). DATOS : Kalimento = 0,6 (Btu/hr ft ºF) ; •
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hc = 3 (Btu/hr ft ºF)
;
alimento = 66 (lb/ft3). alimento =
H = 108 (Btu/lb).
¿Calcular la velocidad del frente de congelacion en (cm/hr)? 2) Carne Carne de vacuno magra, magra, que que se encuentra encuentra embalada, embalada, será será congelada congelada en un equi equipo po espi espira rall de cint cinta. a. La geom geomet etrí ría a de los los paqu paquet etes es es aproximadamente esférica de 15 (cms) de diámetro. La congelación se efectúa con Aire forzado, y se genera un coeficiente de transferencia de calor superficial igual a 20(W/m2ºK). Calcular la Longitud de la cinta y la Pote Potenc ncia ia del del comp compre reso sorr (Hp) (Hp) que que se requ requie iere re en el túne túnell de congel congelaci ación, ón, para para congel congelar ar 10000 10000 (Kg/hr (Kg/hr), ), desde desde una tempe temperat ratur ura a inicial de 5 (ºC) hasta - 10 (ºC) . Datos : Taire enfriamiento = -- 30 (ºC) ; Vcinta = 3 (mt/min.) Densidad producto = 1041 (Kg/m3) ; Kprod.= 1,558 (W/mtºK) Los valores de Entalpia versus Temperatura, se muestran a continuación : H (KJ/Kg) Temp.(ºC)
315,8 10
306,8 7,2
297,9 4,4
288,4 1,7
278,2 -1,7
170,9 -3,3
115,8 -5,6
77,7 -9,4
62,8 -12,2
3) Un congelado congeladorr continuo continuo de cinta en espiral, espiral, sera sera usado para para congelar congelar pollos enteros empacados empacados en un film plastico. La temperatura temperatura inicial inicial del producto producto es 5 (ºC), congelan congelandose dose hasta hasta una temperatura temperatura de -18 (ºC). La cinta que transporta el producto a traves de la camara de congelaci congelacion on opera a una velocidad velocidad de 3 (mtr/min ), con una longitud longitud de cinta de 758 (mtrs). Calcular : a-) La temperatura del aire frio utilizada para la congelacion de los productos. b-) Si los pollos se encuentran espaciados a intervalos de 0,3 (mtr) a lo largo de la cinta, cinta, y el ancho de esta es de 0,3 0,3 (mtr). Calcule Calcule el calor total que es necesario extraer extraer (Kcal) para lograr lograr el efecto de congelaci congelacion on deseado. deseado. Suponga Suponga geometria geometria esferica esferica para el pollo (Diametro = 0,15 mtr).
Datos Adicionales : H pollo = 278,6 (kjoule/kg) pollo = 1025 (kg/m3)
; h conv = 22 (W/m2ºK) ; kpollo = 1,298 (W/mº K)
4) En una Industria de congelados ingresa a un túnel continuo un flujo de 3000 (kg./hr) de manzanas, a una temperatura de 6 (ºC). La fruta debe ser llevada hasta una temperatura final de (-10)(ºC) mediante Aire frío circulando a (-30)(ºC). Asumiendo geometría esférica para la manzana (Diámetro = 8 cms), Calcular: a-) Los requerimientos de frío (kcal/hr) para llevar el producto a la temperatura deseada. b-) El tiempo de congelación. Datos : Punto de congelación fruta = -1,5 (ºC) ; % Agua fruta = 85%. agua = 80 (kcal/kg) ; Cp manzana = 0,5 (kcal/kgºC) (sobre el punto de congelación ). Cp hielo = 0,5 (kcal/kgºC) ; Cp sólidos manzana = 0,3 (kcal/kgºC). manzana = 900 (kg/m3) ; hc = 20 (W/m2ºK) ; K = 2,08 (W/mºK). Suponga que el 100% del agua se congela. • •
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5) En una fabrica de helados se desea producir un producto nuevo, tipo postre, con gran contenido de frutas. Para obtener el helado optimo, se debera ajustar el paso de cada unidad por el tunel de congelamiento a una velocidad tal, que permita alcanzar una temperatura en el centro de –30 (ºC). Asuma que el helado presenta geometria cilindrica (Diametro = 0,0715 (mtr) ; Longitud = 0,177 (mtr)). Las caracteristicas del proceso son las siguientes : Producto : = 555 (kg/m3) ; Cp = 0,45 (kcal/kgºC) ; K = 4,1 (kcal/hr mtrºC). • •
Temperatura inicial = -4 (ºC) ;
H = 37 (Btu/lb).
Aire de Congelacion : h = 20 (Kcal/hr mtrºC) ; Temperatura aire = -40 (ºC). •
Tunel : Longitud = 74 (mtrs). •
6) Un sistema continuo de congelacion a placas, esta siendo diseñado para congelar paquetes de 0,5 (kg) de filetes de ternera a una velocidad de 500 (kg/hr). Las dimensiones de los paquetes son 0,04 (mtr) x 0,1 (mtr) x 0,14 (mtr) y entran al congelador a 5 (ºC). Las placas de cada estacion son de 1 (mtr) de ancho y puede acomodar (cada estacion) 8 paquetes de las dimensiones indicadas. Las placas se mantienen a una temperatura de –30 (ºC) y el coeficiente de transferencia de calor superficial es de 28 (w/m2 ºK). El material de
empaque tiene un espesor de 8 x 10(-4) (mtr) y una conductividad termica de 0,05 (w/mºK). Calcule el Numero de estaciones de congelacion requeridas si el producto se congela a –25 (ºC). Halimento = 311 (kJ/kg) ; Kalimento = 2,08 (w/mtr ºK). 7) Se dispone de un freezer (congelador) continuo para la elaboracion de helados, que posee una capacidad de procesamiento, igual a : 300 (ltr de mezcla/hora) ;
mezcla = 1,088 (kg/hr).
La mezcla a ser procesada, se encuentra inicialmente a una temperatura de 4 (ºC), y posee un punto de congelacion igual a –2,5 (ºC), con un contenido de solidos totales de 33%. Asuma que en el freezer se congela, solo un 50% del agua presente en la mezcla. Calcular para este equipo, los requerimientos totales de frio, expresados en (kcal/hr), suponiendo, que la temperatura de salida del helado debe ser igual a 6,5 (ºC) bajo cero (-6,5). Datos : Cpmezcla = 0,833 (kcal/kgºC) (sobre el punto de congelacion). agua = 80 (kcal/kg) ; Cphielo = 0,5 (kcal/kgºC). Cpsolidos helado = 0,2 (kcal/kgºC). •
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8) Un tunel IQF. sera usado para congelar paquetes de 0,5 (kgs) de filetes de ternera. La cinta en la que se transporta el producto, posee 5 (mtrs) de longitud y 1 (mtr) de ancho. Las dimensiones de los paquetes son de 0,03 (mtr de espesor) x 0,1 (mtr) x 0,2 (mtr) y entran al tunel a 4 (ºC). El aire que se utiliza como medio de congelacion se encuentra a –30 (ºC), de tal forma que produce un coeficiente convectivo de transferencia de calor igual a 60 (w/mt2 ºK). El material de empaque tiene un espesor de 3 x 10(-4) (mtr) y una conductividad termica de 0,03 (w/mtrºK). ¿Determinar la velocidad de la cinta transportadora y la capacidad en (kg/hr) del tunel de congelacion?. Datos : Halimento = 300 (kJ/kg) ; Kalimento = 2,08 (w/mtr ºK). •
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alimento = 1300 (kg/m3).