elaboracion de nectar de oca listo
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UNAC – FIQ2011-B2011-B
ELABORACIÓN DEL NECTAR DE OCA
PROCESOS QUÍMICOS ORGÁNICOS
PROFESOR:
ING. BERNARDINO RAMIREZ DURAN
PRESENTADO POR:
GALARZA ROJAS MADELEYNE NELLY GUTIERREZ GUTIERREZ LUIS RAMIREZ REYES KARLA
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
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2011-B ELABORACION DEL NECTAR DE OCA
ÍNDICE
1. OBJETIVOS.......................................................................................................3
1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................3
2. FUNDAMENTO TEORICO................................................................................3
2.1 MATERIA PRIMA ORGANICA: OCA..........................................................3
2.2 PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LA OCA........................................6
2.3 DERIVADOS DE LA OCA...........................................................................7
2.4 NECTAR.....................................................................................................7
2.5 GRADOS BRIX...........................................................................................7
3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL................................................................8
3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES.........................................................................8
3.2 DIAGRAMA DE PROCESOS....................................................................13
3.3 DESCRIPCCION DEL PROCESO............................................................14
4. APLICACIÓN DE LOS 12 PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE.................22
5. APLICACIÓN A LA INGENIERIA QUIMICA...................................................25
5.1 FILTRACION.............................................................................................25
5.2 SEDIMENTACION....................................................................................28
6. NECTAR EN LA INDUSTRIA..........................................................................35
6.1 DIAGRAMA DE FLUJO INDUSTRIAL......................................................36
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INTRODUCCIÓN
El Perú tiene innumerables recursos naturales alimenticios de origen
andino, uno de los cuales es la oca, la que aún no se ha aprovechado y
masificado su consumo; razón por el que este estudio plantea hacer un
análisis de los tipos de oca que existen en la sierra de la región Ancash,
determinando sus características físicas y químicas para su posterior
recomendación, dentro de un contexto de una posibilidad de
industrialización. Para cumplir este cometido, han confluido esfuerzos
profesionales y de campo. En este sentido ha sido posible la participación
de la Universidad a través de sus laboratorios y Centros de Procesamiento,
investigadores docentes e independientes y productores de oca, y con la
finalidad de realizar ensayos de laboratorio para la obtención néctar.
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1. OBJETIVOSElaborar el néctar de oca.
1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Introducir el consumo del tubérculo masivamente Estudiar sus propiedades fisicoquímicas
2. FUNDAMENTO TEORICO
2.1 MATERIA PRIMA ORGANICA: OCA
La oca, es un tubérculo andino,
originario del sur del Perú, que se
cultiva entre 3200 y 3900 m.s.n.m.
contiene proteínas, carbohidratos y
principalmente vitamina C. Se consume
mayormente sancochada, es muy dulce
y agradable sobre todo si se deja
solear. A fin de darle un valor
agregado, se ha realizado un estudio
preliminar con ensayos de laboratorio
para producir harina y néctar, como resultado de las coordinaciones y
trabajos de campo realizadas en la localidad de Shuyup Rayan (Yungay
Ancash).
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NOMBRES COMUNES:
Occa, o'qa, okka (en quechua); apiña, apilla, kawi (en aymara).- Ibia (en
Colombia); quiba, ciuba, (en Venezuela).- Sorrel, kao, yam (en inglés);
truffette acide (en francés); knollen-sauerklee (en alemán).
Tabla N° 1: TAXONOMÍA
Reino Plantae
Filo Magnoliophyta
Clase Magnoliopsida
Orden Geraniales
Familia Oxalidaceae
Genero Oxalis
Especie Tuberosa
INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE EL TUBÉRCULO
Originaria de los Andes Centrales, el origen de la oca podría estar entre el
sur del Perú y Bolivia. Se cultiva en pequeñas parcelas.
VARIEDADES:
Existen al menos 50 variedades. Las mejores colecciones de germoplasma
en el Perú están en Cusco (400 accesos), Puno y Huancayo, y en Ecuador
en Quito.
Las variedades de OCA más comunes en nuestro país son las siguientes:
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1. Zapallo oca, de tubérculos amarillos.
2. Chachapea oca, de tubérculos grises y dulces.
3. Pauccar oca, de tubérculos rojos y dulces.
4. Mestiza oca, de tubérculos blancos.
5. Nigro oca, de tubérculos negruzcos.
REQUERIMENTOS LOCALIZACIONALES:
LUZ SOLAR: Generalmente requiere de períodos diurnos menores de 12 horas
para iniciar la formación del tubérculo. En la mayoría de los casos los días con luz
solar más largos producen solamente el desarrollo del follaje.
PRECIPITACIÓN: El cultivo crece en lugares donde las lluvias varían de 570 a
2,150 mm, distribuídas uniformemente a través todas las etapas de crecimiento.
ALTITUD: En los Andes del Perú, Bolivia y Ecuador, desarrolla entre 2,800 a 4,000
msnm. Sin embargo, en Nueva Zelanda crece cerca al nivel del mar.
BAJAS TEMPERATURAS: Es resistente a bajas temperaturas y prospera en
climas fríos moderados, no obstante las heladas destruyen su follaje.
ALTAS TEMPERATURAS: Las temperaturas por encima de los 28° C destruyen la
planta.
TIPO DE SUELO: Parece indiferente al tipo de suelo donde crece, pero se ha
reportado que tolera de 5.3 a 7.8 pH de acidez.
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HÁBITAT:
La oca es un tubérculo que se cultiva entre 3200 a 3900 m.s.n.m.
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2.2 PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LA OCALa OCA en estado fresco tiene el siguiente contenido:
Humedad %
Carbohidratos
Grasa
Fibra
Ceniza
Proteínas
70-80
11-22
1
1
9
ELEMENTO %
Composición de la Oca en 100g:
Oca Fresca Kaya
Energia (kcal)
Agua (%)
Proteina(g)
Carbohidratos (g)
61
84.1
1
13.3
325
15.3
4.3
75.4
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Ceniza(g)
Calcio(mg)
Fosforo(mg)
Hierro(mg)
Vitamina C(mg)
1
2
36
1.6
38.4
3.9
52
171
9.9
2.4
Fuente: Tapia M. 1990. Cultivos andinos sub explotados y su aporte a la alimentación. Primera edición FAO (2)
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2.3 DERIVADOS DE LA OCA- Mermeladas
- Jugos
- Néctares
- Uso medicinario
2.4 NECTAREl néctar de frutas es agradable, nutritivo, saludable y relativamente
barato. La importancia económica de esta industria es establecida por
su valor como alimento teniendo en cuenta los conocimientos científicos
obtenidos en la producción y comercialización del jugo de frutas. Los
productos estándares de jugos de frutas están siendo modificados, la
tendencia tiene un gran énfasis en la calidad. La conservación de
energía, el control de desperdicios, y la eficiencia de la manufactura
presenta un desafío importante a la industria de jugos de frutas.
Además, como los estándares de vida alrededor del mundo continúan
creciendo, la demanda del jugo de frutas también continuará
aumentando
2.5 GRADOS BRIXPara la elaboración de néctar lo recomendable es 13°Brix a 15°Brix;
como durante la pasteurización se evapora una cierta cantidad de agua
se considerará en la fórmula (13-1=12°Brix).
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3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES
Selección de materia prima
La materia prima (500gr de oca y 250gr de manzana) procedentes del
Mercado Ceres – Vitarte se seleccionaran de acuerdo al estado de
madurez.
Lavado
Se realizó cuidadosamente una por una, en caso de que hubiese
habido muchas se procedía a sumergirlas en agua con un desinfectante
como hipoclorito de sodio.
Pelado
Se sacaron los frutos lavados de la olla y se procedió a pelarlos con
mucho cuidado; para luego ser cortados en tajadas más pequeñas.
W materia prima pelado= 50gr de oca + 50gr de manzana = 100gr
Pesado
Se pesó la materia prima libre de orificios negros de la oca.
W inicial= Peso inicial=450gr de oca+200gr de manzana=650 gr MP.
Escaldado
Se calentó agua hasta llegar a ebullición
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Se lavó la fruta, se partió en 4 partes cada una y se sumergió en el
agua hirviente durante unos 5 minutos, agitando constantemente para
evitar algún quemado.
Pulpeado
Como la cantidad que se preparó fue pequeña, solo se requirió el uso
de una licuadora en el cual adicionamos 200ml de agua.
Refinado
Como después del licuado aún habían partículas ásperas provenientes
de las pepas licuadas o restos de cáscaras fue necesario un refinado
que se hizo con una malla (colador).
W pulpa refinada= 820 gr.
Estandarizado
Dilución de la pulpa con agua:
La relación de la dilución para el néctar oca es desde 1 a 2 (1kg de
pulpa+2litros de agua) y hasta de 1 a 5 (1Kg de pulpa + 5 litros de
agua). Para nuestra experiencia se usó la primera relación debido a que
queremos un néctar de buenas características.
V agua= 900 ml
Regulación de los grados Brix (contenido de azúcar)
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Con el uso del refractómetro se procedió a medir los grados Brix
(cantidad de sólidos solubles relacionada a la cantidad de azúcar
presente) de la solución diluida.
°Brix de la solución diluida=10°Brix.
Para la elaboración de néctar lo recomendable es 13°Brix a 15°Brix;
como durante la pasteurización se evapora una cierta cantidad de agua
se considerará en la fórmula (13-1=12°Brix).
CANTIDADDE AZUCAR (KG )=(CANTIDADDEPULPA DILUIDA )∗(° BRIX FINAL−° BRIX INICIAL)
100−° BRIX FINAL
Para reemplazar al azúcar se utilizó miel .Al 10 w/v, es decir 100g /L.
Regulación del pH:
El pH ideal del néctar debe ser de 3.5 por lo que se utilizó el PH metro del
lopu midiendo este 3 de grados de acidez.
Adición del Estabilizador:
En la elaboración del néctar no se usó ningún aditivo químico.
Pasteurizado
Tratamiento térmico largo: se realiza a una temperatura de 71 grados
centígrados por 30 minutos.
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Envasado
Previamente se esterilizaron las botellas de vidrio en agua hirviendo a 100°C.
El envasado se produjo en caliente para provocar vació en las botellas por la
salida del vapor de agua.
Enfriado
Se realizó un cambio brusco de temperatura, sumergiendo los envases en
agua fría.
Almacenado
Se realizó en una congeladora a 4°C para evitar crecimiento de
microorganismos.
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3.2 DIAGRAMA DE PROCESOS
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3.3 DESCRIPCCION DEL PROCESO
El proceso de elaboración del néctar tiene las siguientes partes:
Pesado: Esta operación permitirá determinar rendimientos.
Selección: En esta operación se eliminan aquellas frutas en estado de
descomposición y aquellas que presentan crecimiento de hongos.
Lavado: Se hace para eliminar cualquier partícula extraña que pueda estar
adherida a la fruta. Se puede realizar por inmersión, agitación, aspersión o rociada.
Una vez lavada la fruta se recomienda una desinfección para eliminar
microorganismos.
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Pelado: Dependiendo de la materia prima esta operación puede ejecutarse antes
o después de la pre cocción o blanqueado. Las frutas son pulpeadas con su
cáscara siempre y cuando ésta no tenga ninguna sustancia que al pasar a la pulpa
le ocasione cambios en sus características organolépticas. El pelado se puede
hacer en forma manual, empleando cuchillos o en forma mecánica. También con
sustancias químicas como el hidróxido de sodio o soda o con agua caliente o
vapor.
Escaldado: El escaldado se hace con la finalidad de:
Evitar las reacciones químicas y enzimáticas.
Ablandar tejidos.
Eliminar oxígeno en la estructura de la materia prima.
Eliminar carga microbiana.No todas las frutas requieren ser precocidas; en el caso de la piña, se troza y se
sumerge en una solución de metabisulfito de sodio al 0.05% durante 3 minutos,
para evitar cambios en su color. En el caso de los cítricos, únicamente se procede
a la extracción del jugo.
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Pulpeado: Consiste en obtener la pulpa de las frutas libres de cáscaras y pepas. A
nivel industrial esta operación se realiza en pulpeadoras. A nivel semi industrial o
artesanal se puede realizar utilizando una licuadora de pulpeado, utilizando una
malla que elimina toda partícula de la pulpa mejorando el aspecto de la misma.
Refinado: Esta operación consiste en reducir el tamaño de las partículas de
la pulpa, otorgándole una apariencia más homogénea.
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Las pulpeadoras mecánicas o manuales facilitan esta operación por que
cuentan con mallas de menor diámetro de abertura. En el caso de realizar
el pulpeado con una licuadora, es necesario el uso de un tamiz para refinar
la pulpa.
Estandarizado: Esta operación involucra lo siguientes:
Dilución de la pulpa con agua
Regulación del pH
Regulación de los grados Brix ( contenido de azúcar)
CANTIDADDE AZUCAR (KG )=(CANTIDADDEPULPA DILUIDA )∗(° BRIX FINAL−° BRIX INICIAL)
100−° BRIX FINAL
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Adición del Estabilizador
FRUTAS % De Estalizante CMC
FRUTAS PULPOSAS
Por ejemplo: mango, durazno
0.07%
FRUTAS MENOS PULPOSAS
Por ejemplo: granadilla, maracuyá
0.1% – 0.15%
Adic
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ión del preservante
Dilución de la pulpa con
agua: la dilución depende de la pulpa
La regulación del pH se debe de llevar a un nivel menor de 4.5 pues una
acidez alta favorece la destrucción de los microorganismos; el pH al que se
debe de llevar el néctar depende también de la fruta.
La regulación del pH se hace mediante la adición de ácido cítrico.
La regulación de la cantidad de azúcar se realiza mediante la adición de
azúcar blanca refinada.
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Para lo relacionado a la adición del estabilizador la dosis puede alcanzar hasta
un máximo de 0,5%. Y la adición del preservante se admite un máximo de
0,1% empleándose el sorbato de potasio o el benzoato de sodio.
Pasteurizado: Esta operación consiste en un tratamiento térmico, en el
que se somete al néctar a una temperatura y tiempo determinados
dependiendo del equipo utilizado.
Existen dos métodos de pasteurización:
Tratamiento térmico corto: Aquí el néctar es sometido a una
temperatura de 97 grados centígrados por 30 segundos en un
pasteurizador de placas que luego debe enfriarse lo más rápidamente
posible. El cambio brusco de temperatura será el que propicie la
destrucción de los microorganismos.
Tratamiento térmico largo: se realiza a una temperatura de 71 grados
centígrados por 30 minutos.
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Envasado: Para el envasado del néctar se puede utilizar envases de vidrio o
de plástico. El envasado se debe hacer en caliente a una temperatura no
menor de 85 grados centígrados, cerrándose el envase inmediatamente.
Enfriado: El producto envasado debe ser enfriado rápidamente para reducir
las pérdidas de aroma, sabor y consistencia del producto, conservando así
su calidad.
Etiquetado: El etiquetado constituye la etapa final del proceso de
elaboración de néctares. En la etiqueta se debe incluir toda la información
sobre el producto, tabla nutricional, registro sanitario, fecha de caducidad.
Almacenado: El producto debe ser almacenado en un lugar fresco, limpio y
seco; con suficiente ventilación a fin de garantizar la conservación del
producto hasta el momento de su venta.
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4. APLICACIÓN DE LOS 12 PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE
El diseño de productos y procesos medioambientalmente benignos debe
guiarse con los 12 principios de la química verde que se basan en
1. Prevención:
Es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo
una vez que se haya formado.
2. Economía atómica:
Los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que incorporen
al máximo, en el producto final, todos los materiales usados durante el
proceso, minimizando la formación de subproductos.
3. Uso de metodologías que generen productos con toxicidad
reducida:
Siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse
para utilizar y generar sustancias que tengan poca o ninguna
toxicidad, tanto para el hombre como para el medio ambiente.
4. Generar productos eficaces pero no tóxicos
Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que
mantengan la eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad.
5. Reducir el uso de sustancias auxiliares
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Se evitará, en lo posible, el uso de sustancias que no sean
imprescindibles (disolventes, reactivos para llevar a cabo
separaciones, etc.) y en el caso de que se utilicen que sean lo más
inocuos posible.
6. Disminuir el consumo energético
Los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto
medioambiental y económico, reduciéndose todo lo posible. Se
intentará llevar a cabo los métodos de síntesis a temperatura y presión
ambientes.
7. Utilización de materias primas renovables
La materia prima ha de ser preferiblemente renovable en vez de
agotable, siempre que sea técnica y económicamente viable.
8. Evitar la derivatización innecesaria
Se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo,
de protección/desprotección, modificación temporal de procesos
físicos/químicos).
9. Potenciación de la catálisis
Se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible), reutilizables en
lo posible, en lugar de reactivos estequiométricos
10. Generar productos biodegradabables
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Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su
función no persistan en el medio ambiento sino que se transformen en
productos de degradación inocuos.
11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo
real
Las metodologías analíticas serán desarrolladas posteriormente para
permitir una monitorización y control en tiempo real del proceso, previo a la
formación de sustancias peligrosas
12. Minimizar el potencial de accidentes químicos.
Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma
que se minimice el riesgo de accidentes químicos, incluidas las emanaciones,
explosiones e incendios.
Para nuestro proceso de elaboración de néctar de oca vamos a seleccionar solo 4
principios de la química verde ya que son los más importantes y citaremos por que han
sido seleccionados:
Economía atómica: Para la elaboración de néctares de oca utilizaremos al máximo toda
la oca ya que solo pelaremos solo la parte superficial (los orificios negros) y así no
formaremos subproductos.
Utilización de materias primas renovables: Usaremos como materias prima principales
la oca y manzana verde
Disminuir el consumo energético: como nuestro proceso es a nivel laboratorio el
consumo energético que haremos uso es de una licuadora para el refinado.
Reducir el uso de sustancias auxiliares: En el proceso de producción se puede
adicionar azúcar para darle un mejor gusto, pero la usaremos en menor proporción debido
a que la oca tiene un alto contenido de glucosa.
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5. APLICACIÓN A LA INGENIERIA QUIMICA
En la aplicación a la Ingeniería se ha desarrollado, algunas operaciones
unitarias las cuales, le dan al néctar una mejor producción y estudio de
mercado.
A continuación explicaremos las operaciones unitarias de filtración y
posteriormente a la sedimentación.
5.1 FILTRACION
Se realiza la operación unitaria de filtración con el fin de separar las
partículas sólidas del néctar, y así obtener néctar mejor refinado y de
buena apariencia.
Objetivo
Separar las partículas sólidas de la suspensión del néctar
Materiales
Malla delgada (panty)
Vaso precipitado
Cinta adhesiva
Tijera
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Procedimiento experimental
Colocamos la malla de una capa sobre el vaso precipitado, y hacemos pasar la
muestra del néctar de oca.
Esperamos que filtre, hasta llenar 50 ml.
Luego separamos esa muestra filtrada por una capa en un vaso para su posterior comparación.
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Seguimos los pasos anteriores pero con dos capas y después con tres capas.
Colocamos las muestras filtradas en un vaso transparente para comparar.
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Observamos tres vasos llenos de las muestras, la muestra filtrada por una capa de malla, la muestra filtrada por dos capas de malla y la muestra filtrada por tres capas de malla. Siendo esta última la más óptima en filtrar la muestra del néctar.
5.2 SEDIMENTACION
Es la operación unitaria que consiste en separar, por acción de la
gravedad un sólido finamente dividido del líquido en el que está
suspendido, como resultado de este proceso se obtiene un líquido claro
y una suspensión con mayor contenido de sólidos.
En el laboratorio de operaciones unitarias mayormente se desarrolla la
sedimentación discontinua que a continuación describiremos.
Sedimentación Discontinua
Cómo se desarrollara esta operación se recurrirá a la descripción de un
experimento de sedimentación discontinua en un cilindro o probeta de
vidrio a fin de poder observar a través de las paredes del recipiente los
cambios que tienen lugar en el seno de la suspensión.
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Zonas de la sedimentación.
Zona A: zona clarificada.
Zona B: zona de concentración uniforme
Zona C: zona de transición
Zona D: zona de comprensión
Objetivo
Determinar de forma experimental la variación de la velocidad de
sedimentación con la concentración de sólidos.
Materiales
Probeta de 1L
Papel milimetrado
Cinta adhesiva
Tijera
Cronometro
Procedimiento experimental
Cortar papel milimetrado y adherirlo a la probeta, para observar las distancias del claro.
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Agregamos la muestra en la probeta hasta enrasar alrededor del volumen 700ml o de la distancia 13.9 cm.
Agitamos la muestra del néctar de oca y luego lo dejamos reposar. para que se empiece a sedimentar.
Identificamos las etapas de sedimentación. Anotamos las distancias del claro de la suspensión en un tiempo
determinado por el cronometro.
Contamos con una concentración inicial de 300 gr /L. de néctar.
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Cálculos
DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION
*Se tiene como datos:
c0=300 gr /L
c0 :concentracioninicial
Y la tabulación de datos de altura y tiempo
Tabla N° 2:
Tiempo(min)
Altura (cm)
0 13.9
5 14.4
10 14.6
15 14.7
30 14.8
40 14.9
50 15
60 15
80 15.3
90 15.4
100 15.6
124 16
134 16.2
144 16.4
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Graficamos la altura con respecto al tiempo de sedimentación:
Con las siguientes formulas determinaremos la concentración variada según tiempo y la velocidad de sedimentación
c i=c0∗z0z i
c i :concentrac ion variada encada punto.
z0: altura inicial
z i : alturade la etapaclarificacion
velocidad=v=−dz
d t
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Regresión de quinto orden para determinar la velocidad.
y=13.83−0.08092 x+2.656 x10−3 x2−3.991 x10−5 x3+2.606 x10−7 x4−6.255 x10−10 x5
r2=0.987
−dz
dt
=0.08092−5.312 x10−3 x+1.1973 x10−4 x2−1.0424 x10−6 x3+3.1275 x10−9 x4
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Graficamos la velocidad en función del tiempo
Vprom =0.0240m/s
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6. NECTAR EN LA INDUSTRIALos productos frutícolas son elementos importantes de la alimentación humana.
Las frutas proporcionan el 90 % de la vitamina C en la alimentación humana y
también son excelentes fuentes de fibras y otras vitaminas dependiendo del fruto.
El principal fin de la industria alimentaria es el de
poder asegurar la disponibilidad de alimentos por un
largo periodo, buscando alargar el ciclo de vida de un
producto alimenticio.
El néctar de frutas es una bebida está dirigida a
consumidores interesados en un estilo de vida
saludable y natural.
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6.1 DIAGRAMA DE FLUJO INDUSTRIAL
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