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diseño de una planta para Crioconcentración de jugos
Tipo: Resúmenes
Subido el 30/01/2020
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Departamento de ingeniería química y ambiental CRIOCONCENTRACIÓN DE JUGO Gerson Edrey Gonzalez Conde^1 , Valentina Medina Moreno^2 [ 1 ][email protected] [ 2 ][email protected] Introducción El procesamiento de alimentos líquidos implica la combinación de procedimientos que permiten cambios en sus condiciones iniciales. La concentración de soluciones acuosas es una de las principales operaciones unitarias en la industria alimentaria. El proceso consiste en la eliminación de agua del fluido alimenticio con el fin de aumentar el contenido de sólidos solubles. De los procesos de concentración, la crioconcentración es la técnica más conveniente para eliminar el agua de los alimentos líquidos con mínimos cambios en la calidad del producto. La crioconcentración es una operación unitaria que tiene como finalidad concentrar fluidos mediante la disminución de la temperatura. La principal ventaja del método en comparación con la evaporación es la conservación de los componentes volátiles y la reducción de la degradación del alimento por efecto de las bajas temperaturas utilizadas durante el proceso, esto hace que la técnica sea muy atractiva para el procesamiento de zumos de fruta. Sin embargo, se ha considerado que la técnica no ha alcanzado su potencial debido a los complicados requerimientos operativos. Diagrama de proceso
Departamento de ingeniería química y ambiental
Para empezar, se asume una concentración inicial (°Brix) de fructosa en agua y se propone llevarlo a una concentración final mayor. También se asumen los diámetros del intercambiador de calor, en este caso un intercambiador de superficie raspada, y un caudal de entrada tanto de solución como de fluido de enfriamiento (refrigerante R- 134 ª) con el fin de calcular la longitud del intercambiador. También se asume una velocidad promedio para el cálculo posterior de el número de Reynolds. Posteriormente se fijan las temperaturas de entrada de ambos fluidos. Se procedió a calcular el peso molecular promedio con la siguiente ecuación: 𝑃𝑀𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑃𝑀𝑓𝑟𝑢𝑐𝑡 ∗ 𝑋𝐹+ 𝑃𝑀𝐴𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝑋𝐴 La densidad se calculó con el modelo de la ecuación: 𝜌 = 𝑎 + 𝑏𝑇 + 𝑐𝐶 + 𝑑𝐶^2 con valores de a=998.5, b=-0.251, c=4.25 y d= 1.17x10-^2 , T expresada en °C y C en °Brix La viscosidad se calculó con el modelo de la ecuación: μ= 𝐾 0 𝑒 (𝐸 𝑅𝑇𝑎) Con valores de K 0 =0.11, Ea=11.94, R=8.314 y T=298K El calor específico de la mezcla se halló con ayuda de la siguiente ecuación: Cp = 1,424𝑋𝐶𝐻 + 4,187𝑋𝐴 Donde 𝑋𝐶𝐻 es la concentración de carbohidratos en la solución, en este caso fructosa. Con los datos anteriormente calculados se hallan el número de Schmidt y el número de Prandtl. El número de Schmidt se halló con la ecuación: 𝑆𝐶 = μ ρ 𝐷𝐴𝐵 Donde DAB es el coeficiente de transferencia de masa. Y el número de Prandtl se halló con: 𝑃𝑟 = 𝐶𝑃 μ k Donde k es la conductividad térmica de la fructosa
Departamento de ingeniería química y ambiental El flux de calor se determinó mediante la siguiente ecuación: 𝑞′^ = 𝑈(𝑡 1 − 𝑡 0 ) Luego se procedió a calcular el flux de masa Donde NB =0, ya que la fructosa no se transfiere a los cristales Finalmente, la temperatura final de la solución se calculó de la siguiente manera: Iterando entre esta ecuación y la de flux de calor con el coeficiente global se obtiene la temperatura final. Conclusiones
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