UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA FACULTAD DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Departamento académico de ciencia, tecnología e ingeniería de alimentos LABORATORIO DE INGENIERIA Y NANOTECNOLOGIA DE ALIMENTOS P rofesor: Dr. Dr . R oberto oberto Dávila Truji llo
Junio 2018 TINGO MARÍA – PERÚ-2018 Laboratório de Reologia de Alimentos: I. II.
INTRODUCCION MARCO TEORICO
La influencia de la viscosidad en el agotamiento de las sacarosas finales es un fenómeno conocido por todos los azucareros azucareros (REIN,2002 ; CHEN (1991).,) (1991).,) incluso es considerado como el segundo factor más importante que incide en las pérdidas de azúcar en la miel (VAN DER POEL,1998) Ya desde los años 90 algunos tecnólogos venían alertando sobre el incremento de la pureza en la miel final (LODOS,1998) y su relación con algunos factores incidentes tales como: bajos rendimientos en cristales, altos brix en los licores madres y elevadas viscosidades. La relación de la viscosidad de la azúcar con los valores de pureza de la misma es significativa según experiencias realizadas al efecto, pero la vida práctica demuestra la estrecha relación entre las mismas lo que se manifestas durante la propia elaboración de las masas cocidas finales por parte del del puntista. Las causas de una alta viscosidad en la miel final son varias, pudiéndose resumir de acuerdo a los siguientes factores: ‐ Incremento de la caña atrasada en general y en particular la caña sobre carros, influenciado también por la mecanización y los Centros de Acopio. Bajo aprovechamiento de la molida. ‐ ‐ Incremento de las materias extrañas. ‐ Alto tiempo de retención de los materiales en proceso.
di sciplina tecnológica en las diferentes etapas del proceso. ‐ Violaciones de la disciplina Aunque uno de los factores fundamentales del incremento de la viscosidad en los productos azucareros lo constituye la magnitud del grado de deterioro de los mismos, hay otros aspectos como los enumerados anteriormente que pueden contribuir de igual forma a agravar este problemática. Dada la alta incidencia que está provocando la viscosidad en el agotamiento de la sacarosa de manera muy marcada en los últimos últimos años, es que que se hace necesario necesario determinar este parámetro diariamente diariamente para conocer su incidencia incidencia en el agotamiento de este producto pero al mismo tiempo poder actuar sobre los aspecto que están incidiendo en este comportamiento. Sin embargo la carencia de viscosímetros en
nuestros ingenios azucareros no permite poder llevar este control de manera sistemática. Por las razones explicadas anteriormente planteamos el método alternativo que permitiera hallar la viscosidad de una manera sencilla y con un grado de confiabilidad aceptable y que fuera aplicable. Para ello nos basarnos en el princípio de la Ley de Stokes y establecimos la condiciones necesarias para medir el t iempo de caída de un cuerpo cilíndrico metálico que es dejado caer sobre la superficie del líquido, en este caso sacaroso, ya que este tiempo será proporcional a la viscosidad del mismo Viscosímetro de caída de bolas
La determinación de la viscosidad por mediante viscosimetría de caída de bolas o método de Stokes se basa en la medida del tiempo que tarda en caer un cuerpo esférico a través de un líquido cuya viscosidad se quiere determinar. Para comprender su fundamento supongamos que una partícula perfectamente esférica de densidad δp y radio r p es sumergida en el seno de un fluido cuya densidad es δL y su viscosidad ηL. Al soltar la partícula esférica, si la densidad de la partícula es mayor que la del fluido, ésta caerá por acción de su propio peso. En el seno del fluido viscoso la esfera estará sujeta a la acción de la fuerza peso (P), el empuje (E) y fuerza de rozamiento (Fr ). El empuje, como se enuncia en el principio de Arquímedes, es una fuerza ascendente que experimenta un cuerpo cuando se encuentra total o parcialmente sumergido en un fluido. Esta fuerza será en magnitud igual al peso del volumen del fluido desalojado por el cuerpo y se calcula como el producto entre el volumen sumergido del cuerpo (V sum) y el peso específico del fluido (Ecuación 16). La fuerza de rozamiento (Fr ) o fuerza de arrastre viscosa se origina entre las capas de fluido viscoso y se opone al movimiento de las mismas. En el seno del fluido, se propone que existe una capa muy delgada de fluido en contacto con el cuerpo. Cuando el cuerpo se mueve a través del fluido esta capa también lo hace y experimenta una fuerza de rozamiento con respecto a la capa del mismo fluido que se ubica adyacente a ella. Las sucesivas capas de fluido, próximas al objeto, producen fuerzas de rozamiento entre sí, y el resultado final es una fuerza opuesta al movimiento de la primera capa (adherida al cuerpo) que frena el desplazamiento del cuerpo en el fluido. El Fr para una esfera que se desplaza en un fluido a muy baja velocidad bajo régimen laminar (con un Número de Reynolds muy pequeño) puede estimarse aplicando la Ley de Stokes (Ecuación 1). El Fr así estimado es proporcional a la velocidad de la esfera y, como mencionamos anteriormente, opuesta al desplazamiento. En la Figura 8 se representa esquemáticamente como actuarían las fuerzas sobre la partícula inmersa en el seno del fluido. .
Figura 1. (a) Representación esquemática de la esfera en el seno del fluido. (b) Diagrama de cuerpo libre donde se representan las fuerzas que actúan sobre la esfera . . Fuerza descendente
Ecuación 1 Fuerzas ascendentes
Ecuación 2 Ecuación 3 0 Siendo rp: radio de Stokes de la partícula η: coeficiente de viscosidad
vp: velocidad instantánea de la partícula a lo largo de su trayectoria .
Fr: Fuerza de fricción.
Velocidad de sedimentación de la partícula:
.
donde: V s : velocidad de sedimentacion das partículas (velocidad de límite) g : aceleracion de la gravedad ρ p :densidad de las particulas
ρf :
densidad del fluido
IV. RESULTADOS E DISCUSÃO 4.1. RESULTADOS: Os valores dos tempos de escoamento devem ser anotados na Tabela 1.
Tabela 1: Dados dos resultados da pratica Amostras ESFERA V m(kg) A1 A2 A3
Densidade kg/m3
peso
e(m)
r 2
1 grande 2 média 3 pequena 1 grande 2 média 3 pequena 1 grande 2 média 3 pequena
4.2. DISCUSION Se plantea un método operativo para la determinación de la viscosidad en sacarosas finales basado en el principio de la Ley de Stokes y que en esencia mide el tiempo de caída de un cuerpo cilíndrico metálico que es dejado caer sobre la superficie del líquido, en este caso sacarosa final en condiciones estandarizada dado que este tiempo es proporcional a la viscosidad del producto. Verificando em la práctica planteada em laboratório se observa que cada grupo va obtener su margen de error segun su calibre de tiempo que marcara el tiempo final de caída, pero se va asemejar a la exactitud. V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
PÉREZ, F; FERNÁNDEZ, F. (2006) Métodos Analíticos para azúcar crudo. Instituto Cubano de Investigaciones Azucareras, Cuba. Publicaciones Azucareras
REIN, P. (2002) Cane Sugar Engineering. Berlin. Verlag.
RIOS, G; FERNÁNDEZ, S. (2003) Validación de los métodos analíticos empleados en el estudio de inyectable de fosfato de disopiramida . Revista Cubana de Farmacia , 37 (2) VAN DER POEL et al. (1998) Sugar Technology . Beet and Cane Sugar Manufacture Berlin, Verlag
CHEN, J. (1991) Manual del azúcar de caña.
LODOS, J; RODRIGUEZ, M. (1998) Causas indusriales de las altas pérdidas en las mieles finales. Revista Cubazúcar, Vol.XXVII, p.5-8.
NC TS-368:2010. Guia para la validación de métodos de ensayo químicos para alimentos.1ra Edición, abril, 2010.
