Escuela superior politécnica del litoral facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción



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Lasaña de carne


Cpi = 1.711(0.122) + 4.18(0.058) + 1.989(0.569) + 1.928(0.15) + 1.547(0.094) + 0.908(0.007)

Cpi = 2.02 KJ/Kg °C

Cpu = 1.711(0.122) + 4.18(0.627) + 1.928(0.15) + 1.547(0.094) + 0.908(0.007)

Cpu = 3.27 KJ/Kg °C


Arroz con pollo


Cpi = 2.18 KJ/Kg °C

Cpu = 3.11 KJ/Kg °C



  • Densidad

La influencia de la congelación en la densidad de los productos es relativamente pequeña pero un cambio dramático pueda que ocurra bajo la temperatura de congelación. Este cambio puede ser señalado en la Ec.23:

Ec.23

Para calcularlo se toman densidades de los componentes del producto estimados por Choi and Okos (1986) y presentados en el apéndice S además del apéndice R que contiene las propiedades del hielo.


Lasaña de carne


ρ = 994.7 Kg/m3


Arroz con pollo


ρ = 1071.4 Kg/m3

  • Conductividad Térmica

La conductividad térmica de muchos productos está en función del contenido de agua y la estructura física del producto. Para calcularla se toman conductividades térmicas del agua, apéndice R y de los componentes del producto, que fueron estimados por Choi and Okos (1986) y se muestran en el apéndice T.
Ec.24

Lasaña de carne

k = 0.1993(0.122) + 0.6012(0.058) + 2.32(0.569) + 0.1765(0.15) + 0.1356(0.007)

k = 1.4 W/m K

Arroz con pollo


k = 1.12 W/m K

      1. Cálculo de tiempos de congelación

El tiempo de congelación es un criterio básico para el diseño de sistemas de congelación y representa el tiempo de residencia requerido para que el producto alcance el nivel de congelación deseado. La temperatura final del producto es la magnitud necesaria para mantener óptima la calidad del producto durante el almacenamiento.

Existen numerosas ecuaciones y aproximaciones para predecir el tiempo de congelación. El más conocido y usado de los métodos es basado en la ecuación de Planck pero su fórmula original tiene numerosas limitaciones que han sido mejoradas por parte de Cleland y Earle (1977, 1979a, 1979b, 1982) quienes desarrollaron modificaciones con justificaciones empíricas logrando mayor aceptación. Estos autores usan la ecuación de Planck en formas adimensionales: Biot, Stephan, Fourier, Plank, cuyos modelos matemáticos se encuentran en la Tabla 30.



TABLA 30

ECUACIONES DE NÚMEROS ADIMENSIONALES

Biot



Relaciona el coeficiente de transferencia superficial (Apéndice U), dimensión menor, conductividad térmica del producto. Ecuación 25

Stephan



Relaciona el calor específico del producto congelado, temperatura que inicia la congelación, temperatura del aire, entalpía del producto congelado. Ecuación 26

Fourier



Determina el tiempo de congelación para una placa. Y valores P y R obtenidos de Ste y Pk en los apéndices V y W respectivamente . Ecuación 27



Relaciona propiedades térmicas, tiempo de congelación para la placa plana, y el espesor. Ecuación 28

Plank



Relaciona calor especifico del producto no congelado, temperatura inicial del producto, temperatura ambiente, entalpía del producto congelado. Ec. 29


Elaborado: Alejandro García – Carmen Vicuña, 2009
Los productos a elaborar inician el proceso con temperatura de 19 °C (Ti) para congelarse en un ambiente a -18 °C (T). Se envasan en bandejas con las siguientes dimensiones:


  • Largo (d1) 15 cm

  • Ancho (d2) 10 cm

  • Espesor (a) 2.5 cm


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GRÁFICO 4.2. MODELO DE ENVASE A UTILIZAR
Mediante las ecuaciones 25, 26, 27 y 29 se obtiene para cada uno de los productos los números adimensionales y los resultados se muestran en la Tabla 31.
TABLA 31

RESULTADOS DE NUMEROS ADIMENSIONALES





Biot

Stephan

Plank

Fourier

Lasaña de Carne

0,18

0,18

0,35

20,8

Arroz con Pollo

0,22

0,22

0,50

15,37


Elaborado: Alejandro García – Carmen Vicuña, 2009
Con la Ec.28 se calcula el tiempo para placa infinita:




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