conceptos básicos de transferencia de calor

Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado

Decanato de AgronomíaPrograma de Ingeniería Agroindustrial

Conceptos Básicos de la Transferencia de Calor en el

Procesado de Alimentos

Prof.: Ing. Erika Barreto

INTRODUCCION

El calentamiento y el enfriamiento son los procesos más habituales en una planta de procesado de alimentos.

Es común

encontrar

Unidades de pasteurización, esterilización, refrigeración, congelación, secado y evaporación.

INTRODUCCION

Estos procesos son necesarios para prevenir la degradación de los alimentos por causas microbiológicas y enzimáticas, haciéndolos aptos y seguros para el consumo y alargando la vida útil de los mismos..

INTRODUCCION

Algunas propiedades organolépticas deseables son adquiridas por los alimentos cuando son enfriados o calentados.

INTRODUCCION

En estos procesos ocurre la transferencia de calor entre un producto y un agente calefactor o refrigerante, en forma de entrada de calor (para lograr la destrucción de microorganismos patógenos) o en forma de eliminación de calor (para lograr el retardo de las reacciones de deterioro).

CONCEPTOS BASICOS

El El calorcalor es la transferencia de energía entre es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. temperaturas.

CONCEPTOS BASICOS

Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

CALOR: UNIDADES DE MEDIDA

La unidad de medida del calor en el Sistema La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es el Joule (unidad de Internacional de Unidades es el Joule (unidad de medida).medida).

Otras unidades ampliamente utilizadas son el Otras unidades ampliamente utilizadas son el BTU y la caloría (cal), que es la cantidad de BTU y la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a 1 atmósfera de presión para elevar su agua a 1 atmósfera de presión para elevar su temperatura 1 °C.temperatura 1 °C.

PROPIEDADES TERMICAS DE LOS ALIMENTOS

Son claves y fundamentales en los procesos térmicos, ya que afectan directamente el diseño y operación de los equipos involucrados en los procesos

• Calor Especifico (Cp)• Conductividad Térmica (K)• Difusividad Térmica (α)• Calor latente (ΔH)

Calor Específico Cp

Es la cantidad de calor que se necesita para provocar un incremento en la temperatura de una sustancia por unidad de masa sin que tenga lugar un cambio de estado.

Unidades: J/(kg.ºC); BTU/(lbm.ºF).

Tm

QCp

Calor Específico Cp

Depende de la composición del producto, humedad, temperatura y presión.

En la mayoría de las aplicaciones se utiliza el calor especifico a presión contante cp, ya que su variación es menor al compararlo con el calor especifico a volumen constante cv.

Conductividad Térmica k

Es una medida de la velocidad con la que el calor se transmite a través de una unidad de espesor de ese material cuando existe un gradiente de temperatura entre sus extremos.

Cm

W

Cms

Jk

...

Conductividad Térmica k

Otra unidad comúnmente empleada es

Indica la facilidad con la que el calor atraviesa un cuerpo.

Ffth

BTUk

..

Conductividad Térmica k

Tipo de Material Conductividad Térmica k

Metales 50-400 W/m.°C

Aleaciones 10-120 W/m.°C

Agua 0,597 W/m.°C

Aire 0,0251 W/m.°C

Materiales Aislantes 0,035 -0,173 W/m.°C

Conductividad Térmica k

En igualdad de condiciones sentimos más caliente o más frío un metal que la madera, porque el metal conduce el calor cientos de veces mejor que la madera.

Sentimos más frío cuando nos sumergimos en agua a igual temperatura que el aire, en parte porque el agua conduce 20 veces mejor que el aire el calor que escapa de nuestro cuerpo.

Difusividad Térmica α

Caracteriza la rapidez con la que varía la aracteriza la rapidez con la que varía la temperatura del material ante una temperatura del material ante una solicitud térmica, por ejemplo, ante una solicitud térmica, por ejemplo, ante una variación brusca de temperatura en la variación brusca de temperatura en la superficie.superficie.

Se determina mediante la siguiente relación:

pc

K

.

Difusividad Térmica α

La mayor difusividad térmica se obtiene en materiales con k muy elevado pero con calores específicos pequeños y densidades pequeñas.

Los materiales con alta difusividad ajustan rápidamente su temperatura a la de sus alrededores.

pc

K

.

Calor Latente ΔH

Es la cantidad de energía necesaria para provocar un cambio de fase de la sustancia.

∆Hvap: cambio de fase líquido a vapor.

∆Hcong: cambio de fase líquido a sólido.

Unidades: J/kg; BTU/lbm.

Calor Latente ΔH