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“AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANIA NACIONAL”
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENERIA AGROINDUSTRIAL
TEMA:
“DIFUSIÓN MOLECULAR Y APLICACIONES EN LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA”
ALUMNO:
Añazco Guerrero Ana Sofía
Chiroque Ramos Jholvy
Jiménez Rivera Diana Lisbeth
Landa Atarama Julio Cesar
Valle Campoverde Harol Robert
ASIGNATURA:
Ingeniería de Procesos Agroalimentarios II
DOCENTE:
Ing. Briceño Peña Vanessa Zulmara
PIURA, 24 junio 2022
La Difusión Molecular
A menudo llamada simplemente difusión, es el movimiento térmico de todas las partículas (líquido o gas) a temperaturas por encima del cero absoluto. La velocidad de este movimiento es una función de la temperatura, la viscosidad del fluido y el tamaño (masa) de las partículas. La difusión explica el flujo neto de moléculas de una región de mayor concentración a una de menor concentración. Una vez que las concentraciones son iguales, las moléculas continúan moviéndose, pero como no existe un gradiente de concentración, el proceso de difusión molecular ha cesado y, en cambio, se rige por el proceso de auto difusión, que se origina a partir del movimiento aleatorio de las moléculas. El resultado de la difusión es una mezcla gradual de material de tal manera que la distribución de las moléculas es uniforme. Dado que las moléculas aún están en movimiento, pero se ha establecido un equilibrio, el resultado final de la difusión molecular se denomina “equilibrio dinámico”. En una fase con temperatura uniforme, sin fuerzas netas externas que actúen sobre las partículas, el proceso de difusión eventualmente resultará en una mezcla completa. Difusión del trazador y autodifusión, que es una mezcla espontánea de moléculas que tiene lugar en ausencia del gradiente de concentración (o potencial químico). Este tipo de difusión se puede seguir utilizando marcadores isotópicos, de ahí el nombre. Se suele suponer que la difusión del marcador es idéntica a la autodifusión (suponiendo que no hay un efecto isotópico significativo). Esta difusión puede tener lugar en equilibrio. Un método excelente para la medición de los coeficientes de autodifusión es el gradiente de campo pulsado (PFG) RMN, donde no se necesitan trazadores isotópicos. En un llamado experimento de resonancia magnética por eco RMN, esta técnica utiliza la fase de precesión de centrifugado nuclear, lo que permite distinguir especies química y físicamente completamente idénticas, por ejemplo, en la fase líquida, como por ejemplo las moléculas de agua dentro del agua líquida. El coeficiente de autodifusión del agua se ha determinado experimentalmente con alta precisión y, por lo tanto, sirve a menudo como valor de referencia para las mediciones en otros líquidos. El coeficiente de autodifusión del agua pura es: 2.299 · 10−9 m² · s−1 a 25 °C y 1.261 · 10 − m² · s−1 a 4 °C. La difusión química: s e produce en presencia de un gradiente de concentración (o potencial químico) y da como resultado un transporte neto de masa. Este es el proceso descrito por la ecuación de difusión. Esta difusión es siempre un proceso de no equilibrio, aumenta la entropía del sistema y acerca el sistema al equilibrio.
Difusión Molecular en Sólidos Los átomos de gases, líquidos y sólidos están en constante movimiento y se desplazan en el espacio tras un período de tiempo. En los gases, el movimiento de los átomos es relativamente veloz, tal efecto se puede apreciar por el rápido avance de los olores desprendidos al cocinar o el de las partículas de humo. En los líquidos, los átomos poseen un movimiento más lento, esto se pone en evidencia en el movimiento de las tintas que se disuelven en agua líquida. El transporte de masa en líquidos y sólidos se origina generalmente debido a una combinación de convección (movilización de fluido) y difusión. En los sólidos, estos movimientos atómicos quedan restringidos (no existe convección), debido a los enlaces que mantienen los átomos en las posiciones de equilibrio, por lo cual el único mecanismo de transporte de masa es la difusión. Sin embargo, las vibraciones térmicas que tienen lugar en sólidos permiten que algunos átomos se muevan. La difusión de éstos en metales y aleaciones es particularmente importante si consideramos el hecho de que la mayor parte de las reacciones en estado sólido llevan consigo movimientos atómicos; como ejemplo se pueden citar la formación de núcleos y crecimiento de nuevos granos en la recristianización de un metal trabajado en frío y la precipitación de una segunda fase a partir de una solución sólida. Difusión Molecular en Líquidos
La velocidad de difusión molecular en líquidos es mucho menor que en gases. Las moléculas de un líquido están muy cercanas entre sí en comparación con las de un gas; 14 la densidad y la resistencia a la difusión de un líquido son mucho mayores, por tanto, las moléculas de A que se difunde chocarán con las moléculas de B con más frecuencia y se difundirán con mayor lentitud que en los gases. Debido a esta proximidad de las moléculas las fuerzas de atracción entre ellas tienen un efecto importante sobre la difusión. En general, el coeficiente de difusión de un gas es de un orden de magnitud de unas 10 veces mayor que un líquido. Ejemplos de Procesos de Transferencia de Masa. La trasferencia de masa se da en todos los sistemas bioquímicos alimentarios. En el proceso tecnológico de enlatados de alimentos En los procesos tecnológicos de lácteos y derivados En los procesos tecnológicos de frutas confitadas En los procesos tecnológicos de tecnología azucarera APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Difusión del aire para procesos de fermentación, maduración y secado. La correcta difusión del aire en procesos de alimentos que necesiten fermentación, maduración o secado, es de extrema necesidad, ya que se necesitan las condiciones óptimas para conseguir un producto de calidad.
Difusión de aire mediante conductos metálicos y toberas En procesos de alimentos con un mayor volumen de producción, los alimentos suelen ser almacenados en altura, por lo que el proceso es de mayor complejidad. Las cámaras de maduración, curado y secado, requieren una mayor atención en el diseño del sistema de la distribución del aire. Lo más habitual para realizar una correcta difusión del aire en este tipo de cámaras, es mediante un sistema de conductos de acero inoxidable, con difusión lateral de alta inducción a través de toberas. El aire se impulsa a una alta velocidad por pasillos laterales, realizándose un recorrido desde la parte inferior de la cámara hasta las bocas de retorno, las cuales se sitúan en la parte superior de la misma. Gracias a este proceso, el aire asciende en torno al producto, cargándose de humedad y provocando el secado del mismo. La parte inferior de las paredes, están rematadas en curva para facilitar la distribución homogénea del aire a nivel del suelo. Difusión de aire mediante conductos textiles La difusión de aire mediante conductos textiles presenta varias ventajas para las aplicaciones industriales de procesado de alimentos ya que son lavables, además de su fabricación en poliéster de alta resistencia y ligereza. Según el producto almacenado y distribución del aire que se busque, existen diferentes sistemas y tipos de difusión. Difusión de alta inducción. Gracias al conducto central o los conductos laterales, se persigue crear una vena de aire adosada a la pared, la cual se difunde a nivel del suelo por debajo de las perchas para acometer el producto de abajo hacia arriba, situándose el retorno a nivel del techo, a través de conductos de retorno o con retorno libre. Gracias a la difusión de alta inducción, se consigue un efecto similar al de los conductos metálicos, apto para embutidos y jamones en cámaras de media altura. Microdifusión a muy baja velocidad: A través de un conducto central o conductos laterales, es más habitual encontrarla en cámaras de maduración o secado de productos como es el caso de los quesos. Difusión radiante a muy baja velocidad: A través de uno o varios conductos.
