RESUMEN Y CONCEPTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTUN

CAPITULO 1. OPERACIONES UNITARIAS

La ingeniería se ha definido como la aplicación de leyes y principios físicos a actividades fabriles e industriales desarrolladas por el hombre. La fundamentación de la ingeniería esta, pues, en el estudio de los fenómenos físicos, que siempre implican cambios de un estado inicial a un estado final.

Estos cambios reciben el nombre de operaciones básicas u operaciones unitarias y cubren prácticamente todos los fenómenos físicos aplicados, como se dijo, al desarrollo humano.

Especial importancia tienen estas operaciones unitarias en la industria de alimentos, al punto que ellas se consideran la columna vertebral de la Ingeniería de Alimentos.

CONTEXTO TEÓRICO

En todas las industrias en general y particularmente en la de alimentos, se realizan operaciones y procesos con materias primas, productos en proceso, materiales de proceso y empaques que se necesitan para la producción, almacenamiento y comercialización de los alimentos.

Estos materiales se encuentran dentro de los tres estados tradicionales de la materia, sólidos, líquidos y gaseosos.

Operaciones Unitarias

Clasificación de las Operaciones Unitarias

De flujo de fluidos

De transmisión de calor

De mezcla

De separación

De manejo de sólidos

Procesos

Estos procesos están constituidos por tres etapas:

Antes de que los reactantes ingresen al reactor, estas operaciones son como las de adecuación o aislamiento de materias primas.

Reacción

Refinación del producto, lo mismo que eliminación o separación de los subproductos.

Procesos unitarios - operaciones unitarias

Flujo de fluidos.

Lo constituye el transporte y manejo de fluidos como tales, entendiéndose por fluidos a los gases y líquidos. En algunos procesos intervienen sólidos relativamente finos que se comportan como fluidos y se estudian como tales.

Transferencia de calor El flujo de calor que causa calentamiento o enfriamiento o cambio de fase, constituye el fundamento de esta operación.

Filtración Separación de sólidos suspendidos en líquidos, por medios filtrantes.

Tamizado Separación de fracciones de sólidos por tamaños, empleando mallas metálicas trenzadas.

Cristalización Formación de cristales de sólidos en soluciones saturadas, por evaporación o inoculación de un cristal.

Extracción por cristalización Separación de sólidos que cristalizan, de soluciones en la que existen varios solutos.

Centrifugación Separación de sólidos finos suspendidos en líquidos, por acción de la fuerza centrífuga; separación de líquidos no miscibles.

Reducción de tamaño (molienda). La molienda, pulverización y el corte son ejemplos de esta operación de reducción de sólidos gruesos, empleando medios mecánicos.

Aumento de tamaño o aglomeración. Incremento de volúmenes de sólidos finos por aglomeración mecánica (compactación).

Manejo de materiales. Es quizás la única operación que se tiene en todo proceso industrial y consiste, como su nombre lo indica, en el transporte y almacenamiento de sustancias en cualquier estado.

Clasificación. Es la separación de materiales sólidos por tamaños. En alimentos es la separación de productos de acuerdo a una o más características físicas como color, tamaño, forma, peso o biológicas como grado de madurez.

Mezclado. Combinación de dos o más sustancias sean sólidos, líquidos o gases.

Sedimentación. Separación de sólidos en líquidos de menor densidad.

Fluidización. Suspensión de sólidos insolubles, finamente divididos, en gases o líquidos

Lixiviación. Separación de sustancias solubles de otras insolubles por acción de líquidos solventes.

Adsorción. Separación de gases en la que uno ellos es removido por un líquido

Absorción. Separación de gases en el que uno de ellos es removido por un sólido.

Extracción liquido-sólido. Separación de sólidos por acción de un líquido solvente

Extracción líquido-líquido. Separación de líquidos por un tercero soluble con uno de ellos

Evaporación. Concentración de soluciones por cambio de fase del solvente a vapor.

Secado. Disminución de humedad en sólidos y gases, por evaporación del agua, en el primer caso y por adsorción del vapor de agua, en el segundo.

Destilación. Separación de dos o más líquidos por evaporación, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada uno de ellos.

Sublimación (liofilización). Eliminación de la humedad de sólidos, por sublimación del agua contenida.

Humidificación. Dispersión de una fase líquida en fase gaseosa o en fase sólida.

Osmosis. Extracción de líquidos a través de membranas semipermeables.

Osmodeshidratación. Deshidratación de frutas y vegetales por medio de azúcares o sales afines con los alimentos.

Todo proceso y toda operación exigen de un cambio o transformación que en términos ingenieriles recibe el nombre de transferencia.

El flujo se expresa como:

Cuando se tiene transferencia de momentúm:

Cuando se tiene transferencia de calor:

Cuando se tiene transferencia de masa:

Operaciones unitarias en transferencia de:

Momentúm:

Manejo de materiales

Reducción de tamaño

Aumento de tamaño

Clasificación

Flujo de fluidos

Mezclado

Sedimentación

Masa:

Fluidización

Lixiviación

Filtración

Tamizado

Adsorción

Absorción

Extracción líquido-sólido

Extracción líquido-líquido

Centrifugación

Calor

Se tienen las operaciones que simultáneamente trabajan transferencia de masa y calor como son:

Evaporación

Secado

Destilación

Sublimación (liofilización)

Humidificación

FUNDAMENTOS CIENTIFICOS

Para el estudio de las operaciones unitarias se requieren conocimientos de la física y la química, basándose en las leyes fundamentales de las mismas.

Un ingeniero debe estar capacitado para:

Especificar equipos que manejen las cantidades apropiadas de MP y Productos.

Determinar los requerimientos de los servicios.

Establecer normas de proceso al igual que normas

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