SIMULACIÓN DE PROPIEDADES DE NÉCTARES DE FRUTAS

[pic 1]FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

Talleres III

SIMULACIÓN DE PROPIEDADES DE NÉCTARES DE FRUTAS

La aplicación de los conocimientos de programación en la Ingeniería de Alimentos es de suma importancia para la predicción del comportamiento de los materiales en las distintas etapas de producción, así como para simular y controlar los equipos y procesos dentro de una industria de alimentos. Durante este taller se tomará como ejemplo los néctares de frutas debido a que presentan características de fluido newtoniano o similar a este, y su comportamiento se puede estimar más fácilmente utilizando variables como concentración y temperatura.

Las pulpas y los néctares de frutas se han convertido en parte regular de la dieta consumida en varios países. Hay un aumento en el consumo debido a que los néctares de frutas son más saludables y nutritivos si se compara con las bebidas con cafeína y carbonatadas (Sin et al., 2006). Para que en la industria de procesos sea técnica y económicamente rentable la producción de néctares y pulpas de frutas, es importante conocer sus propiedades físicas y químicas, entre ellas las reológicas, siento útiles no solo como medidas de calidad, sino también como parámetros de evaluación y operación de los equipos de proceso (Ibarz-Ribas et al., 2000). Debido a que los néctares de frutas se componen de partículas sólidas dispersas en una fase acuosa, su comportamiento reológico se afecta por la concentración, composición, tamaño y forma de estas partículas (Pelegrine et al., 2002).

La viscosidad se define como la fricción interna de un fluido o su tendencia a resistir el flujo. Hay dos tipos de comportamiento reológico en un fluido: newtoniano y no newtoniano. En los fluidos newtonianos la velocidad de corte es directamente proporcional al esfuerzo de corte y la curva de esta relación comienza en el origen; un típico alimento newtoniano está conformado por elementos de bajo peso molecular y no contiene una concentración apreciable de partículas insolubles. En los fluidos no newtonianos, la curva del esfuerzo de corte vs la velocidad de corte es no lineal, o no comienza en el origen, o el material exhibe un comportamiento reológico que depende del tiempo (Rao, 1999; Steffe, 1996). La viscosidad aparente se considera como la viscosidad de un fluido no newtoniano y se calcula con los datos empíricos como si el fluido obedeciera la ley de Newton (Bourne, 2002).

Un fluido puede transportarse a través de una tubería o conducto en dos formas diferentes: A baja velocidad, la caída de presión en el fluido se incrementa directamente con la velocidad de flujo, este tipo de flujo es llamado laminar y a alta velocidad; donde se presentan remolinos o reflujos dando una naturaleza fluctuante al fluido, este comportamiento se denomina turbulento. El número de Reynolds (Re) es un número adimensional que muestra la transición de flujo laminar a turbulento y  depende de cuatro variables como se muestra en la Ec. 1

                        (1)[pic 2]

Donde es el número de Reynolds,  es el diámetro de la tubería (m),  es la velocidad promedio del fluido (m/s),  es la densidad del fluido (kg/m3), es la viscosidad del fluido (Pa.s). En una tubería el flujo es siempre laminar a números de Reynolds menores de 2100. Cuando el valor esta sobre 4000, el flujo será turbulento, excepto en casos especiales. Entre 2100 y 4000 se encuentra una región de transición, donde el flujo puede ser laminar o turbulento, dependiendo de las condiciones de entrada en el tubo y la distancia desde la entrada (Geankoplis, 1993).[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

1. Objetivo

El objetivo de esta práctica es realizar una simulación de las propiedades de un néctar de fruta y su comportamiento cuando se transporta por una tubería utilizando una herramienta de cálculo.

1. Objetivos específicos

Desarrollar un programa que determine las propiedades de flujo de un néctar de fruta y el tipo de flujo que se transporta por una tubería.

Discutir la influencia que tienen las variables de acuerdo a los resultados obtenidos del programa.

Manejar adecuadamente una herramienta de cálculo mediante la aplicación de un programa útil en el sector agroindustrial.

1. Prerrequisitos

Qué entiende por simulación de procesos y de algunos ejemplos prácticos en la industria de alimentos.

Qué diferencia hay entre pulpa, néctar, jugo de fruta.

Qué significa los grados Brix en una pulpa o néctar de fruta y cómo se determina.

Cómo se calcula el número de Reynolds si se tiene un fluido no newtoniano.

1. Materiales y productos

Para este taller se utilizará la herramienta de cálculo Excel Microsof Office ® debido a que es ampliamente difundido en el sector académico, se opera con facilidad y permite observar los resultados en forma resumida.

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