Propuesta Proyecto Final

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 UNIVERSIDAD NA CIONAL ABIERTA Y A DISTAN CIA - UNAD EVALUACION POR PROYECTO TERMODINAMICA ESTUDIANTES: VIVIANA MARIA CASTILLO C C.C. 1112768588 MICHAEL ANDRES GUTIERREZ CC 1114818854 CURSO: 201015 GRUPO: 133 TUTORA: ANA ILVA CAPERA DICIEMBRE 2012

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    UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD

    EVALUACION POR PROYECTO

    TERMODINAMICA

    ESTUDIANTES:

    VIVIANA MARIA CASTILLO C

    C.C. 1112768588

    MICHAEL ANDRES GUTIERREZ

    CC 1114818854

    CURSO: 201015

    GRUPO: 133

    TUTORA:

    ANA ILVA CAPERA

    DICIEMBRE 2012

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    CONTENIDO

    INTRODUCCIN .................................................................................................... 3

    OBJETIVOS ............................................................................................................ 4

    OBJETIVOS GENERALES ..................................................................................... 4

    OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................................... 4

    DESARROLLO DE LOS PUNTOS SOLICITADOS ............................................... 5

    LLUVIA DE IDEAS .................................................................................................. 5

    SELECCION DEL PROCESO DE ELABORACION ................................................ 5

    DESCRIPCION DEL PRODUCTO ......................................................................... 5

    SISTEMAS TERMODINMICOS UTILIZADOS EN EL PROCESO ...................... 21

    CONSUMO ENERGTICO PARA LA ELABORACIN DE LA SALSA DE

    TOMATE. ............................................................................. 23

    TRABAJO REALIZADO PARA LA ELABORACION DEL PRODUCTO ................ 26

    ENTROPIA ........................................................................................................... 27

    CICLOS TERMODINAMICOS DURANTE EL PROCESO DE ELABORACION DE

    LA SALSA .................................................................................................... 28

    CONCLUSIONES .................................................................................................. 29

    BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 30

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    INTRODUCCION

    El presente trabajo consta de dos actividades, la primera trata sobre la

    participacin individual con lluvia de ideas proponiendo un producto a nivelindustrial al cual posteriormente se le van a identificar los sistemas y ciclos

    termodinmicos. Posteriormente se deben realizarlos clculos termodinmicos

    que se suceden en cada una de las etapas como consumo de energa de equipos,

    clculos de calor, trabajo y entropa durante los procesos tecnolgicos de

    conservacin, pelado, molido, mezcla, esterilizacin, escaldado, etc.

    Finalmente el grupo colaborativo entrega un proyecto de elaboracin de un

    producto donde puede aplicar todos los conocimientos adquiridos a lo largo del

    curso de termodinmica.

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    OBJETIVOS

    GENERAL

    Identificar ciclos y sistemas termodinmicos y realizar los clculos termodinmicos

    que aplican al proceso de elaboracin de salsa de tomate, de acuerdo a los

    conocimientos adquiridos en el curso.

    ESPECIFICOS

    Reconocer los conceptos termodinmicos que aplican a los procesos

    industriales en particular a la salsa de tomate.

    Afianzar conocimientos y destreza del clculo de cantidad de calor, energa,

    trabajo y entropa.

    Afianzar los conocimientos y aplicacin de los principios termodinmicos

    en la determinacin de los consumos energticos en el Proceso de

    elaboracin de salsa de tomate.

    Realizar el clculo del consumo de gas y/o energa elctrica en estufasindustriales para llevar a cabo el proceso de elaboracin.

    Realizar el clculo de Energa calorfica necesaria para incrementar odisminuir la temperatura de las mezclas cuando as lo requiera el proceso.

    Identificar y tener en cuenta las propiedades termodinmicas de la salsa detomate para caracterizar debidamente el proceso de elaboracin delproducto.

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    DESARROLLO DE PUNTOS SOLICITADOS

    LLUVIA DE IDEAS ACERCA DE LOS DIFERENTES PROCESOS PARA LAELABORACIN DE UN PRODUCTO QUE QUIERAN REALIZAR.

    El compaero Michael Andrs propone la salsa de tomate y posterior VivianaCastillo tambin enfoca su propuesta en la salsa de tomate.

    SELECCIN POR EL GRUPO DE UN PROCESO PARA LA ELABORACIN DEUN PRODUCTO

    PROPUESTAS ESTUDIANTE TOTALVOTOS

    SALSA DE TOMATEMICHAEL ANDRES GUTIERREZ 1VIVIANA MARIA CASTILLO C 1

    total 2

    En vista de que la salsa de tomate la proponen dos estudiantes optamos portrabajar sobre dicho proceso de elaboracin

    DESCRIPCIN DEL PRODUCTO

    Salsa de tomate

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    La salsa es la magia de la cocina, es el toque personal en cada plato, pueden ser

    sencillas, con pocos elementos, como la besamel o muy complicadas, como la

    espaola o la vizcana. Salsa es una palabra que procede del latn salsus, que

    quiere decir salado; se emplea para resaltar el sabor de los alimentos. Hace unos

    aos las salsas eran ms espesas y tenan casi siempre demasiada harina; hoy se

    hacen ms caseras procurando no esconder el sabor de cada alimento, adems

    se digieren mejor.

    La salsa de tomate es una salsa elaborada, con tomates frescos, que han sido

    trabajados hasta obtener una consistencia espesa, adicionada con sal, azcar,

    vinagre y especias .Aunque el tomate sea originario de Amrica, la historia de la

    salsa de tomate nace en Italia, donde era un producto bsico para la elaboracin

    de sus tradicionales pastas. Posteriormente esta salsa fue producida de manera

    industrial en 1876 en estados unidos, haciendo de ella un ingrediente bsico para

    acompaar, no solo pastas, sino la mayora de las comidas rpidas. En Colombia

    este proceso industrial naci en los aos cincuenta, cuando la produccin de

    tomates era tan alta, que el mercado potencial no tena la capacidad de consumir

    tal cantidad, as los precios fueran bastante bajos, haciendo de este negocio poco

    rentable. Este fenmeno genero gran inquietud entre los comerciantes, que

    viajaron al exterior a capacitarse en tcnicas de conservacin de alimentos,

    trayendo las tendencias de la poca para la elaboracin; empaque y conservacin

    de la salsa de tomate a nivel industrial. La salsa de tomate tradicional colombiana

    corresponde al hogao, salsa elaborada a base de tomate, cebolla y especias. En

    la cocina colombiana actual esta salsa ha sido reemplazada, especialmente en

    comidas rpidas, por la salsa de tomate producida industrialmente. Adems de la

    salsa de tomate industrialmente se produce pasta de tomate que se utiliza para

    cocinar, en Colombia esta tiene un sabor dulce.

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    SALSAS

    La salsa es el producto elaborado a partir de varias hortalizas, especias y vinagre.

    Este producto se utiliza como saborizante complementario en la alimentacin

    diaria.

    En cada pas, existen salsas especficas, de acuerdo a las costumbres. Sin

    embargo algunas salsas, como la Catsup son muy conocidas. Para impedir la

    sedimentacin de la parte slida, se homogeneza el producto, moliendo las

    partculas lo ms finamente posible. Adems se estabiliza el producto aumentando

    la viscosidad con gomas, fcula o harina. Las salsas se concentran hasta llegar a

    36 Brix.Alcanzando la concentracin deseada se debe efectuar la de sal reaccin.

    La salsa normalmente es un producto de baja acidez que se debe envasar en

    caliente, a 85C por lo menos, cerrando el envase e invirtindolo inmediatamente

    para esterilizar la tapa. Si el envasado se efecta a temperaturas ms bajas, es

    necesario esterilizar los frascos, con todo y producto.

    ETAPAS DEL PROCESO (SALSA DE TOMATE)

    Procedimiento

    Extraccin de jugo.

    Tamizado o colado del jugo.

    Concentracin del jugo a travs de temperatura hasta alcanzar 10 a 16 Brix; o

    ms

    Si se desea a 10 Brix se le agrega 1% de sal y si es de 16 Brix se le agrega el

    2% de saly si l % de grados Brix es ms alto, el % de sal ser an mayor.

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    Luego se llenan los recipientes en caliente 85 - 90C y se tapan bien.

    Luego se esteriliza a temperatura mayor de 100C por 15 minutos.

    LAS MATERIAS PRIMAS Y LOS PROCESOS

    MATERIAS PRIMAS

    Manejo y almacenamiento Las materias primas se clasifican en materias primas

    primarias; y materias primas no-primarias.

    Materias Primas Primarias

    Son aquellas que se producen en la finca y que estn disponibles para el

    agricultor, en nuestro caso las hortalizas, tomates, coliflor, ejotes, chile, zanahoria,

    etc.

    Materias Primas no-Primarias

    Son aquellas que no se obtienen directamente del terreno agrcola y que son ampliamente

    utilizados en el procesamiento y conservacin de los alimentos, Ej. Los edulcorantes sal,

    vinagre, especies, etc.

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    Manejo de las materias primas

    Durante su manejo se deben tomar en cuenta aspectos como la maduracin, respiracin y

    transpiracin, as como la recoleccin y el transporte.

    Madurez

    Esta es importante tanto para controlar la calidad del producto final, como para mejorar la

    eficiencia y validez del proceso, ya que la maduracin excesiva tiene como consecuencia el

    rechazo de muchos productos y daos al manipularlo, as como alteracin durante el

    almacenamiento. Cuando las hortalizas estn madurando en el campo, presentan cambio

    radical de un da para otro. Existe un momento en que la hortaliza est en su punto ms alto de

    calidad, tanto en color, textura, y esta calidad se puede perder en un solo da.

    Respiracin

    Las hortalizas son seres vivos y llevan consigo procesos y caractersticas de todos los seres

    vivos. El ms importante de estos es la respiracin, en el cual el oxgeno se combina con el

    carbn de los tejidos de las plantas encontrndose principalmente con azcares, para formar

    varios productos de descomposicin y eventualmente de dixido de carbono y agua.

    Transpiracin

    Las hortalizas continan perdiendo vapor de agua despus de la cosecha y si esta

    prdida de agua no se retarda, el producto se puede marchitar rpidamente y

    volverse no comestible. Esto se da cuando ya se ha perdido entre el 5 al 10%. La

    prdida de agua es ms rpida abaja humedad que a alta humedad.

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    Almacenamiento

    Lo ideal y ms recomendable sera que todas las materias primas se procesarn

    sin demora al llegar a la planta. En la prctica, esta Situacin casi nunca se

    presenta, as que es necesaria la provisin de una zona para almacenamiento dematerias y productos especialmente procesados. Las hortalizas de hojas verdes

    deben guardarse o almacenarse porque pierden rpidamente sus propiedades y

    las vitaminas. Las remolachas, zanahorias, papas y nabos pueden almacenarse

    en cajas o envoltorios bien protegidos de los ratones e insectos. Tipos de

    almacenamientos: bandejas, pilas, al aire libre o en refrigeracin

    Materias primas

    Pur de tomate 50 Kg. % Sal 1.8 Kg.

    Cebolla molida 4 Kg. % Harina de mostaza 400 grs.

    Ajo molido 1 Kg. % Pimienta molida 200 grs.

    Azcar 6 Kg. Canela molida 200 grs.

    Clavo de olor molido 200 grs.

    Vinagre al 5% 120 ml

    Colorante rojo al gusto

    VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO

    3.6.1 Mecanizacin3.6.1.1 Deterioro de los productos

    La mecanizacin puede causar deterioro excesivo en los productos, dando lugar a infeccionespor insectos y gusanos, y tambin microbiolgica. Las causas ms importantes del deterioro

    son:

    Tcnicas inadecuadas de transporte de los productos.

    Diseo inadecuado de los envases.

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    Deterioro por choque en el piso.

    Deterioro por el operario.

    Recoleccin mecnica: En el caso de las frutas se aplica con xito los vibradores y soplantes.

    Diseo de los envases de recoleccin: En los envases ms profundos existe menos deterioro

    ya que entre fruta y fruta hay menos impacto.

    Transporte de la materia primas: A fin de evitar deterioro en la materia prima y retraso en los

    programas de recibo y entrega debido al tiempo o la falta de envases, los manufacturadores

    deben programar debidamente el proceso, especificando en el contrato.

    INSTALACIONES Y EQUIPOS

    Instalaciones

    El local debe ser lo suficientemente grande para albergar las siguientes reas:

    recepcin de la fruta, proceso, empaque, bodega, laboratorio, oficina, servicios

    sanitarios y vestidor. La construccin debe ser en bloc repellado con acabado

    sanitario en las uniones del piso y pared para facilitar la limpieza.

    Los pisos deben ser de concreto recubiertos de losetas o resina plstica, con

    desnivel para el desage. Los techos de estructura metlica, con zinc y cielorraso.

    Las puertas de metal o vidrio y ventanales de vidrio. Se recomienda el uso de

    cedazo en puertas y ventanas.

    http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/AE620s/Pprocesados/HORT5.HTM#B1http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/AE620s/Pprocesados/HORT5.HTM#B1
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    Equipo

    Estufa

    Despulpador (licuadora)

    Termmetro Reloj

    Balanza

    Bao mara, campana o tnel con vapor

    Botellas o frascos de vidrio

    Recepcin y pesado: Consiste en cuantificar el tomate que entrar al proceso para

    determinar rendimientos. La recepcin debe hacerse en recipientes adecuados y

    limpios, y con ayuda de una balanza de piso.

    Seleccin: Se seleccionan los tomates maduros, completamente rojos, con la pulpa

    firme y sin signos de podredumbre. Para la elaboracin de salsa no interesa el

    tamao ni la forma, pero si el color.

    Lavado: Los tomates se lavan con agua clorada. Un buen lavado asegura la

    eliminacin de la suciedad, restos de pesticidas y microorganismos superficiales.

    Trozado:Con ayuda de cuchillos limpios, se cortan los tomates en cuartos. No es

    necesario pelarlos.

    Escurrido:Sirve para eliminar parte del agua de los tomates, con el fin de ahorrar

    tiempo en las etapas posteriores. Para ello, se envuelven los tomates en una bolsa

    de manta o malla plstica, la que se cuelga y se deja escurrir durante 30 minutos.

    Escaldado: Los tomates se sumergen en agua limpia y se calientan a 90-95 C

    durante 5 minutos. Esta operacin tiene como propsitos: destruir las enzimas

    responsables de las prdidas de color, reducir la carga de microorganismos presente

    y ablandar los tomates para facilitar la extraccin de la pulpa.

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    Extraccin de la pulpa: Se hace con un despulpador o una licuadora. En el

    segundo caso, la pulpa se debe colar para separar las cscaras y semillas.

    Concentracin: La pulpa se cocina por un tiempo de 30 a 45 minutos, a una

    temperatura de 90-95 C, agitando suave y constantemente. El tiempo de coccinestar determinado por la concentracin final que se desee, por lo general entre 25 y

    30 Brix. En esta parte se agrega sal en una proporcin del 2%, con relacin al

    peso de la pulpa, es decir, a 100 Kg. de pasta elaborada, se deben de agregar 2 Kg.

    de sal. Tambin pueden agregarse condimentos tales como, ajo, organo y

    albahaca.

    Envasado: El envasado se hace en frascos o botellas de vidrio que han sido

    previamente esterilizados. La salsa se chorrea a una temperatura mnima de 85C, ypara evitar que queden burbujas de aire los envases se golpean suavemente en el

    fondo a medida que se van llenando. Se debe dejar un espacio sin llenar equivalente

    al 10% del volumen del envase. Por ltimo se ponen las tapas, sin cerrar

    completamente pero que tampoco queden sueltas.

    Pasteurizado: Se hace para eliminar los microorganismos que pudieran haber

    sobrevivido a las temperaturas del proceso y as garantizar la vida til del producto.

    El pasteurizado se hace calentando los envases a 95 C por 10 minutos, contados a

    partir de que el agua comienza a hervir. Al finalizar el tratamiento se termina de

    cerrar las tapas

    Enfriado: Los envases se enfran hasta la temperatura ambiente. Para ello se

    colocan en otro recipiente con agua tibia (para evitar que el choque trmico los

    quiebre) y luego se va agregando agua ms fra hasta que los envases alcancen la

    temperatura ambiental.

    Etiquetado y almacenado: Consiste en el pegado de etiquetas (con los

    requerimientos de la ley), luego el producto se coloca en cajas de cartn, y estas

    cajas se almacenan en un lugar fresco, seco y oscuro, hasta su distribucin.

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    CONTROL DE CALIDAD

    En la materia prima

    Los tomates deben ser frescos, completamente rojos y sanos.

    En el proceso

    Los tratamientos de coccin y de pasteurizado se deben efectuar con el tiempo y

    temperaturas necesarias, para lograr el espesor deseado.

    En el producto final

    Debe chequearse, la textura, el color, el sabor, el olor, el grado de concentracin

    (grados brix). Adems debe chequearse el sello y contenido de la botella.

    Mediante una cocina a gas, en la que suponemos se pierde el 50% del calor,

    logramos hacer hervir hasta convertir por completo en vapor 2 litros de agua,

    inicialmente a temperatura ambiente 15oC, en un tiempo total de 14 minutos.

    Suponiendo que cada gramo de gas puede aportar 5300 caloras, calclese el

    peso del gas gastado.

    Consumo de gas de estufas industriales al mes para las cocciones de losproductos y para calentar el agua que se utilizara en la realizacin de lasalsa de tomate.

    Q = Mcet = 2000185 = 17104cal

    Para convertirlo en vapor:

    Q = 2000540 = 108104

    Q total = 125104cal Como la mitad de la energa se pierde, hace falta el doblede esta cantidad:

    Q total cocina= 2125104= 250104cal

    Masa de gas gastado = 250104/5300 = 471,7 g

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    Es la cantidad de energa a la que hay que someter un gramo de materia (tomate)

    para la evaporizacin a su estado de descomposicin mnima para agregarle los

    dems ingredientes ; este concepto difiere del punto de ebullicin en el que se

    habla de temperatura, por lo tanto al referirse a calor de vaporizacin se habla de

    una cantidad de energa.

    Fusin: 334 J/g (80 cal/g); de vaporizacin: 2272 J/g (540 cal/g).

    Consumo de energa elctrica de algunos artefactos en el proceso de la

    salsa de tomate.

    La energa elctrica que consume un artefacto elctrico (KWh), se determinamultiplicando la potencia de dicho artefacto (Kw) por la cantidad de horas que est

    prendido (horas), o sea:

    Potencia del Tiempo que est Energa Consumida artefacto elctrico x prendido el

    artefacto = por el artefacto (Kw) (horas) (Kwh) Si la potencia est expresada en

    Watts (W), para determinar su equivalente en kilowatts (Kw), se divide dicha

    potencia (W) entre 1000.

    Por ejemplo el consumo de la licuadora que se utiliza para despulpar la materia

    prima es de 300 W, su equivalente en Kw ser:

    Kw: 300 / 1000 = 0.3 Kw.

    Gasto elctrico de los foco es de 100 W (0.1 Kw), est prendido cinco horas

    diarias Cul ser su consumo de energa en un mes? Si un foco est prendido

    cinco horas diarias, entonces en un mes de 30 das estar prendido: 5 horas/da x

    30 das = 150 horas, por lo tanto, este foco tiene un consumo de energa mensual

    de:

    Consumo mensual de focos: 0.1 Kw x 150 horas = 15 KWh

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    Consumo mensual de una refrigeradora de 250 W (0.25kW) de potencia?

    Considerando que una refrigeradora est enchufada todo el da pero su motor

    funciona en promedio diez horas al da (dependiendo del tipo), entonces en un

    mes se tendr: 10 horas /da x 30 das= 300 horas Por lo tanto, la refrigeradora

    tiene un consumo de energa mensual de:

    Consumo mensual refrigerador: 0.25 Kw x 300 horas = 75 KWh

    CALCULOS

    Se emplea un calentador de 500 W de potencia para calentar 1 L de agua,

    llevndola de los 20C hasta los 100C.

    Calcule el tiempo que debe estar funcionando el calentador, para realizar el

    proceso antes mencionado, suponiendo que toda la energa calorfica disipada por

    el calentador es absorbida por el agua.

    Debido a que en el intervalo de temperatura especificado no existe cambio de

    fase,la energa calorfica necesaria para lograr el incremento de temperatura es:

    tcmQ .

    Donde m es la masa del cuerpo que en el Sistema Internacional se mide en

    kilogramos; c es elcalor especfico medio que se mide en Joule por kilogramo y

    por Kelvin (J / kg-K) y t es la variacin de temperatura enKelvin que es igual a la

    variacin de temperatura en grados Celsius quedando entonces expresada la

    energa calorfica (que comnmente llamamoscalor)expresada en Joule.

    Como el agua posee una densidad unitaria, 1 L de agua posee una masa de 1 kg

    y el calor especfico medio del agua en el intervalo de temperatura especificado es

    aproximadamente 4187 J / kg-K

    La energa calorfica necesaria es:

    http://newventana%28%27../Trabajo/teorico/Trabajo/trabajo.htm#POTENCIA')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#ESCALA%20CELSIUS')http://newventana%28%27../Teorico/Principios-0-1/Termo1.htm#FASE')http://newventana%28%27../Teorico/Principios-0-1/Termo1.htm#FASE')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#CALOR%20ESPEC%C3%8DFICO')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#CALOR%20ESPEC%C3%8DFICO')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#LA%20TEMPERATURA%20COMO%20MAGNITUD')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#ESCALA%20CELSIUS')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#DEF.%20CALOR')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#DEF.%20CALOR')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#ESCALA%20CELSIUS')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#LA%20TEMPERATURA%20COMO%20MAGNITUD')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#CALOR%20ESPEC%C3%8DFICO')http://newventana%28%27../Teorico/Principios-0-1/Termo1.htm#FASE')http://newventana%28%27../Teorico/Principios-0-1/Termo1.htm#FASE')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#ESCALA%20CELSIUS')http://newventana%28%27../Trabajo/teorico/Trabajo/trabajo.htm#POTENCIA')
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    JKKkg

    JkgQ 33496080.4187.1

    Potencia, por definicin, es trabajo por unidad de tiempo por lo que el tiempo

    necesario para hacer llegar al agua a los 100C es:

    P

    Jt

    sSW

    Jt 101192.669

    500

    334960 min

    Un recipiente metlico, que contiene 200 g de agua hirviendo a la presinatmosfrica normal, se encuentra sobre un calefactor que suministra energa

    calorfica con una potencia de 500 W.

    Calcule el tiempo que tarda en evaporarse toda el agua suponiendo que toda la

    energa irradiada por la estufa, es captada por el agua.

    Mientras el agua hierve, toda la energa captada es empleada para transformar el

    agua lquida en vapor. Energa que se le llamacalor latente.

    El calor latente del agua a la presin atmosfrica normal es 540 cal/g y la energa

    necesaria para evaporar una cierta masa de agua es:

    KT 31127338

    En nuestro caso que deseamos determinar el calor para evaporar 200 g de agua

    escribimos:

    calg

    calgQ 108000540.200

    Se tiene un tanque de almacenar materia prima que contiene 20.000 gr. de agua a

    10 C. Cuantas Kilocaloras absorbe el producto cuando se calienta hasta 40 C.

    http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#CALOR%20LATENTE')http://newventana%28%27../Teorico/Calor%20y%20temperatura/Calor.htm#CALOR%20LATENTE')
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    Agua:

    m1= 20.000 gr.

    T1

    = 10 C

    Tf = 40 C

    Ce = 1 Cal/gr. C

    Q1= m1 * Ce * (TfT1)

    Q1= 20.000 gr. * 1 Cal/gr. C * (40 C - 10 C)

    Q1= 20.000 * (30) caloras

    Q1= 600.000 caloras = 600 K caloras

    A que temperatura ser necesario calentar la materia prima que tiene 2000 Kg. de

    un liquido, de calor especifico 1,5 Cal/gr. C que esta a 20. C para que sea capaz

    de desprender 2500000 Kcal y asi sea eficiente su utilizacin en los hogares.

    m1= 2000 kg = 2000000 gr Ce = 1, 5 Cal/gr. C m

    1= 2000 kg. Q = 2500000 Kcal

    )(** 1TTCemQ f

    2500 * 106

    cal = 2 * 106gr * 1, 5 Cal/gr.C * (T

    f20 C)

    = 3 (Tf20)

    = 3 Tf- 60

    2500 + 60 = 3 Tf

    2560 = 3 Tf

    Tf= 2560 / 3

    Tf= 853, 33 C

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    Se introducen 2 Kg. de tomate a 100 C en 5 Kg. de agua a 1,67 C logrndose

    una temperatura de equilibrio de 5,11 C

    Cul es el calor especfico del tomate para su fermentacin?

    Tomate: cede calor

    m1= 2 kg = 2000 gr.

    T1

    = 100 C

    Tf= 5, 11C

    Ce = 0, 03 Cal/gr. C

    Q1= m

    1* Ce * (T

    1T

    f)

    Q1= 2000 gr. * Ce * (100 C - 5, 11C)

    Q1= 2000 * Ce * (94,89)

    Q1= 189780 * Ce Ecuacin 1

    Agua: absorbe calor

    m2= 5 Kg. = 5000 Gr

    T2

    = 1, 67 C

    Tf= 5, 11

    Ce = 1 Cal/gr. C

    Q2= 500 gr * 1 Cal/gr. C * (T

    fT

    2)

    Q2 = 5000 gr * 1 Cal/gr. C * (5,11C - 1,67 C)

    Q2= 17200 Caloras Ecuacin 2

    Como el calor absorbido = calor cedido

    Q1= Q

    2

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    189780 * Ce = 17200 Caloras

    Ce = 17200 / 189780

    Ce = 0,09 Cal/gr. CSe calcula la cantidad de calor necesaria para pasteurizar la salsa de tomate, se

    debe elevar la temperatura de 200 gr de tomate para su preparacin.

    De 10 C a 40 C

    De70 C a40C

    De 10 C a 40 CT

    2= 40 C

    T1

    = 10 C

    m1= 200 gr.

    Ce

    = 0,212 Cal/gr. C

    Q1= m

    1* Ce * (T

    2T

    1)

    Q1= 200 gr. * 0,212 Cal/gr. C * (40 C - 10 C)

    Q1= 200 * 0,21 * (30) = 1272 cal

    De70 C a40C

    T2

    = - 40 C

    T1

    = - 70 C

    m1

    = 200 gr.

    Ce

    = 0,212 Cal/gr. C

    Q2= m

    2. * 0,212 Cal/gr. C * (T

    2T

    1)

    Q2= 200. * 0,212 Cal/gr. C * (- 40 - (-70))

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    Q2= 200 * 0,212 Cal/gr. C * (30 C)

    Q2= 1272 Caloras

    Que calor desprenden 150 gr de tomate cuando est en proceso de enfriamiento

    luego del pasteurizado y su temperatura desciende de 120 C. a 30 C.

    m1= 150 gr Ce = 0,0115 Cal/gr.C Q = 80 cal T

    1= 120 C. T

    f= 30 C.

    )(** 1TTCemQ f

    Q = 150 gr * 0,0115 Cal/gr. C * (120 C 30 C)

    Q = 17,25 * 90

    Q = 1552,5 Caloras

    SISTEMAS TERMODINMICOS UTILIZADOS EN EL PROCESO

    La fabricacin industrial de la salsa de tomate se compone principalmente de dos

    sistemas termodinmicos, el primero es un evaporador de simple efecto en el cual

    se realiza la concentracin parcial de la pulpa de tomate para obtener la

    consistencia que se desea de la pasta de tomate, durante este proceso tambin se

    elimina el oxgeno disuelto y ocluido que podra causar la alteracin por oxidacin

    del producto. El segundo sistema termodinmico, est compuesto por una marmita

    en la cual es introducida la pasta de tomate a la que le son adicionados algunos

    productos como azcar, sal y especies con el fin de que se mezclen y se obtengan

    las caractersticas deseadas para la salsa de tomate a elaborar, en este equipo

    adems de la coccin de la salsa ocurre un proceso de pasteurizado a 80C

    durante aproximadamente 20 minutos para evitar la proliferacin de bacterias.1

    Las especificaciones estndar para la elaboracin de la salsa de tomate son:

    Tabla 1. Caractersticas fisicoqumicas2

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    Mnimo Mximo Unidad de medida

    Grados Brix 10,5 13,0 BrixpH 4,0 4,4 -

    Acidez titulable - 1,20 %Sal (cloreto de sodio)-

    Natural de la fruta 1,0 2,5 %Consistencia

    Bostwick (12,0 Brix a20C)

    - 12,0 cm/30 segundos

    Pulpa de tomate

    TF

    Vapor de agua

    Ts

    P1

    Hacia el condensador

    T1

    Tubos de intercambio de calor

    Condensado

    Vapor

    T1

    Pasta de tomate(concentrada)

    T1

    a)

    Pasta de tomate y aditivos

    T1

    Tint = 100C

    Salsa de tomate

    T2

    Vapor saturado

    b)

    Figura 1. a) Esquema del proceso de evaporacin de la pulpa de tomate 3 b)

    Esquema del proceso de coccin de la salsa de tomate4.

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    CONSUMO ENERGTICO PARA LA ELABORACIN DE LA SALSA DE

    TOMATE

    La expresin bsica para determinar la capacidad de un evaporador de efectosimple es:

    (1)Donde:

    q: W (btu/hr)

    U: Coeficiente global de transferencia de calor

    A: Superficie de evaporacin

    T: Diferencia global de temperatura

    Pulpa de tomate F

    TF, XF,hF

    Vapor de agua S

    Ts, hs

    P1

    T1

    Condensado Sc

    Ts, hsc

    Vapor V

    T1, yv, hv

    Pasta de tomate

    (concentrada) PT1, xp, hp

    Se considera que el evaporador est condensndose en estado estable. La

    alimentacin al evaporador es F kg/hr (lbm/hr) con un contenido de slidos de xF

    fraccin de masa, una temperatura TFy una entalpa hFJ/kg (btu/lbm). La salida

    consiste de un lquido concentrado P kg/hr (lbm/hr) con un contenido de slidos xP,

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    una temperatura T1 y una entalpa hP. El vapor V kg/hr (lbm/hr) se desprende

    como disolvente puro con un contenido de slidos yV= 0, una temperatura T1y una

    entalpa hV. La entrada de vapor de agua saturado S kg/hr (lbm/hr) tiene una

    temperatura de TSy una entalpa hS. Se supone que el vapor de agua condensado

    S kg/hr sale a TS, esto es, a la temperatura de saturacin, y con una entalpa de

    hSc. Esto significa que el vapor de agua slo transfiere su calor latente 5:

    (2)

    Puesto que el vapor V est en equilibrio con el lquido P, las temperaturas de

    ambos son iguales. Adems, la presin P1 es la de vapor de saturacin del lquido

    de composicin xP a su punto de ebullicin T1 (Esto supone que no hay elevacin

    del punto de ebullicin)5.

    Para el balance de materiales, y puesto que se trata de estado estable, la

    velocidad de entrada de masa es igual a la velocidad de salida de masa.

    Entonces, para un balance total5:

    (3)Para un balance con respecto al soluto que en este caso es la pasta de tomate

    (slidos) solamente5:

    (4)

    Entonces, para el balance de calor, y puesto que:

    (5)

    Y suponiendo que no hay prdidas de calor por radiacin o conveccin. Entonces,

    se sustituye en (5), teniendo que:

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    (6)Sustituyendo (2) en (6):

    (7)Por lo tanto se tiene que el calor transferido por el evaporador es:

    En (7) el calor latente del vapor de agua a la temperatura de saturacin T Spuede

    obtenerse con la tablas de vapor.

    Para calcular el calor en una marmita se tiene que:

    Pasta de tomate y aditivos

    T1, h1

    Tint = 100C

    Salsa de tomate

    T2,h2

    Vapor saturado

    1 2

    Para realizar el clculo del calor involucrado en este proceso se hacen las

    siguientes suposiciones:

    1. Estado Estacionario.

    2. La carga cintica es cero; ya que el dimetro de la entrada y de la salida son

    iguales. Por la ecuacin de continuidad V1=V2

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    3. La carga hidrosttica es cero. Se desprecia los cambios de elevacin entre el

    punto de entrada y de salida, es decir Z = 0.

    4. Como no hay turbo maquinas el W = 0.

    5. Como la distancia entre el punto de entrada y de salida es corta, adems se

    cuenta con informacin que el vapor es saturado que sale de la marmita.

    6. Se asume que en el punto 1y 2la masa es la misma3.

    Por lo que finalmente se tiene que:

    TRABAJO REALIZADO PARA LA ELABORACIN DEL PRODUCTO

    Para el evaporador de simple efecto se tiene que:

    6Donde:

    dU: Cambio en la energa interna del sistema

    Q: es el calor transferido en el sistema

    W: Es el trabajo hecho por el sistema

    Como este proceso es reversible y se puede comportar de forma cclica se dice

    que dU=0, por lo que el trabajo hecho por el sistema es igual al calor

    transferido por ste y como ya se haba dicho anteriormente cul era el valor

    de q, se tiene:

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    ENTROPA

    La entropa est definida por (a partir de este tem S se refiere a entropa):

    En el proceso sta depende de la presin y la temperatura por lo que se dice

    que:

    Para la entalpa se utiliza la expresin ya que sta se relacionacon la temperatura a travs de la capacidad calorfica a presin constante, por

    lo que la expresin es llevada a:

    (

    ) (

    )

    En este caso se hace la suposicin de que la capacidad calorfica no dependede la temperatura. Para variaciones grandes de sta, es un efecto que se debe

    tener en cuenta y el resultado es ms complicado6.

    As que la entropa para este sistema es:

    ( ) (

    )

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    CICLOS TERMODINMICOS UTILIZADOS DURANTE EL PROCESO DE

    ELABORACIN DE LA SALSA DE TOMATE:

    Ya que durante la concentracin del producto que se lleva a cabo en unevaporador de simple efecto se produce condensacin que se da por la

    refrigeracin del vapor. Entonces, se puede decir que el ciclo termodinmico

    involucrado es el ciclo de Carnot inverso.

    Condensador

    Qcond

    Evaporador

    Turbina

    Compresor

    Qevap

    1

    23

    4

    En este el fluido absorbe calor isotrmicamente de una fuente de baja

    temperatura a TB en la cantidad de Qevap, se comprime isoentrpicamente hasta

    el estado 2 mediante un compresor, en la quela temperatura se eleva hasta TA,

    rechaza calor isotrmicamente en un sumidero de alta temperatura a TA en la

    cantidad de Qcond y luego se expande isoentrpicamente hasta el estado dondedesciende su temperatura. Los coeficientes de desempeo se expresan en

    trminos de temperaturas lmites7.

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    CONCLUSIONES.

    La realizacin del presente trabajo, incluyendo a cada una de sus partes, estudios,

    anlisis e informes, fue de suma satisfaccin y se han alcanzado los objetivos

    principales que se plantean en la investigacin metodolgica, ya que lainformacin recogida mediante la misma, ha sido la esperada y se han podido

    realizar los estudios que se tenan previstos antes de comenzar el trabajo.

    La realizacin del mismo aporta e incluye informacin diversificada de notoria

    importancia la cual ser utilizada al momento de la realizacin de salsas y salsas.

    La puesta en marcha de salsas y salsas se culminara en un futuro luego de la

    realizacin de los estudios econmicos y financieros pertinentes, como ser anlisis

    de costos entre otros, adems de otro tipo de anlisis que tambin pueden

    incluirse, como ser estudios legales, sanitarios y otros los cuales no fueron

    incluidos en este trabajo ya que se necesitara de apoyo externo y de expertos

    en las reas ya mencionadas para la realizacin de los mismos.

    No obstante, es amplia y satisfactoria la experiencia personal de haber realizado y

    culminado esta etapa del proyecto salsas y salsas, la cual se ha elaborado con

    dedicacin y gran gusto.

    Se ha corroborado el objetivo principal de la investigacin del trabajo, el cual es

    suplir de productos alimenticios a los mercados regionales, como asi se han

    alcanzado los objetivos secundarios de la misma como poder identificar cuales

    serian los productos preferidos y los compradores principales en un futuro, y

    tambin se identificaran los principales motivos que incitan a la compra de

    nuestros productos.

    Mediante este trabajo se han podido realizarlos estudios y anlisis que fueron los

    esperados desde el principio al iniciar este proyecto.

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    BIBLIOGRAFA.

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