universidad nacional jorge basadre grohmann

facultad de ciencias agropecuarias

practica N 02

TEMA : Reologia de los alimentos procesados CURSO : Principios de Ingeniera deAlimentos DOCENTE : Enrique de Florio RamrezESTUDIANTE: Gladys Roxana Espinoza cruz CDIGO : 08 - 32015AO : Tercero

TACNA PERU2012

REOLOGIA DE LOS ALIMENTOS PROCESADOS

I. OBJETIVOS:

Proporcionar conocimientos prcticos sobre determinaciones de algunas caractersticas reolgicas de los alimentos. Determinacin del tipo de fluidos estudiados en la prctica en base a los resultados obtenidos Parmetros y grficos. Diferencia de las caractersticas reolgicas de los fluidos newtonianos y no newtonianos. Estudiar los principios de funcionamiento de un Viscosmetro Analgico.

II. FUNDAMENTO TEORICO:

REOLOGIA:Es la ciencia que estudia la deformacin y flujo de la materia.La Reologaes una disciplina cientfica que se dedica al estudio de la deformacin y flujo de la materia. Muchos materiales, tanto naturales como fabricados por el hombre, presentan comportamientos de flujo inusuales; es decir, no newtonianos. Por otra parte, debido al uso prctico para el que ha sido diseado, es, con frecuencia, lo que se espera de dicho material. Un ejemplo de este tipo de comportamiento es el que exhibe la pintura, ya que debe fluir fcilmente cuando se le aplica con una brocha o rodillo, pero el flujo debe cesar casi por completo una vez que ha sido aplicada para evitar que sta chorree sobre la pared.La Reologa estudia este tipo de fluidos. El conocimiento de las causas y el control de su comportamiento de flujo hacen que la Reometraocupe un papel fundamental. Bsicamente la Reometra es el conjunto de tcnicas desarrolladas para llevar a cabo mediciones de parmetros reolgicos. En este curso deFundamentos de Reologa Aplicada se introducen los conceptos bsicos de la Reologa y la Reometra. Por otra parte, se examinan las causas microscpicas y macroscpicas que producen los diferentes comportamientos reolgicos observados. Se presentan resultados correspondientes a diferentes fluidos de inters prctico, tales como suspensiones, polmeros, biofluidosy alimentos.

VISCOSIDAD NEWTONIANA:Es la resistencia interna al flujo que experimenta un fluido, esta resistencia se debe al movimiento browniano y a las fuerzas de cohesin intermolecular.El coeficiente de viscosidad (), es cuantitativo y es la relacin de esfuerzo de corte sobre la velocidad de deformacin ver ecuacin (1).() = (1)Para los fluidos newtonianos esta relacin es una constante, y los que no cumplan este comportamiento se les denomina newtonianos (figura 1).En la mayora de los casos en la industria de los alimentos lo que se hace es tratar de medir viscosidad newtoniana sin prestar atencin a sus caractersticas del fluido son conocidos. Esto da como resultado una viscosidad aparente que representa la viscosidad de un fluido newtoniano con la misma resistencia al flujo a la velocidad de corte escogida pudiendo diferenciar su comportamiento reolgico, mediante la figura 1.Figura 1.- Diagrama reolgico de fluidos newtonianos y no newtonianos.

1. Comportamiento newtoniano.

2. Comportamiento no newtoniano.Yn el caso ms comn de un fluido seudoelastico la viscosidad aparente disminuye con la velocidad de corte creciente, para el clculo de sus caractersticas reolgicas se utiliza la ecuacin 2.a = ( m. (2)Log a = n log ( ) + (n -1) log + log m a = (n -1) b = n log ( ) + log m

DONDE:a = viscosidad aparente. = 3.1416N = velocidad de rotacin en RPSn = caractersticas reolgicasm = consistencia determinada por el equipo

La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por virtud de la cual ofrece resistencia al corte. Esta se puede clasificar en newtonianos, donde hay una relacin lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformacin resultante, y en no newtonianos, donde tal relacin lineal no existe. La Ley de la viscosidad de Newton afirma que dada una rapidez de deformacin angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad. La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesin y de su rapidez de la transferencia de la cantidad del movimiento molecular. Un liquido, cuyas molculas dejan espacios entre ellas mucho mas cerradas que las de un gas, tienen fuerzas cohesivas mucho mayor que un gas. La cohesin parece ser la causa predominante de la viscosidad en un lquido; y ya que la cohesin decrece con la temperatura, la viscosidad decrece tambin.TIPOS DE VISCOSIDADExisten tres tipos de viscosidad: la viscosidad dinmica, la viscosidadcinemtica y la viscosidad aparente La viscosidad dinmica o absoluta, denominada :Se ha visto anteriormente en la ecuacin. Si se representa la curva de fluidez (esfuerzo cortante frente a velocidad de deformacin) se define tambin como la pendiente en cada punto de dicha curva.En cambio, la viscosidad aparente se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformacin. Este trmino es el que se utiliza al hablar de viscosidad para fluidos no newtonianos (figura 1).

Figura 1: Curva de fluidez para representar la viscosidad dinmica y aparente.

Por ltimo existe otro trmino de viscosidad denominado viscosidad cinemtica, que relaciona la viscosidad dinmica con la densidad del fluido utilizado.Las unidades ms utilizadas de esta viscosidad son los centistokes [cst].1 stoke = 100 centistokes = cm2/s Viscosidad cinemtica: Es la razn de viscosidad a densidad de masa. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemtica es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de centmetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 Stokes, que es el submltiplo ms utilizado. Alimentos newtonianosNeste caso, a viscosidade independente da taxa de deformao a que submete o fluido. Um fluido newtoniano mostra um nico valor de viscosidade, a uma dada temperatura. Alimentos no-newtonianosA mayorialos alimentos de interesse industrial muestra una cancin mas complicada entre a tasa de deformacino tenso de cisalhamento. No se pode falar em termos de viscosidade, porque esta propriedade passaria a variar com a taxa de deformao. Todavia, las vezes se usa o termo viscosidade aparente (a).=a .

III. MATERIALES Y METODOS:

MATERIALES:Viscosmetro anlogo marca Brokfield, modelo LTV.Splindle numero: 1, 2, 3, 4.Vaso precipitado de 600ml.Termmetro digital de 0 50 C.Cronometro digital.Tabla de factores.Agitador de fluidos.MUESTRA:Yogurt.Aceite vegetal.El mtodo ser explicativo y experimental.

IV. PROCEDIMIENTO:Muestra de yogurt: Preparar la muestra de yogurt en un vaso precipitado 500ml. Medir la temperatura de la muestra: T = 20C.

USO DEL VISCOSMETRO BROKFIELD: Sacar el Splinder de su cubierta. Instalar el Splinder en la muestra evitando la formacin de burbujas.

Observar que la muestra est a la altura de la muesca instalado en el Splinder. Colocar el interruptor del viscosmetro en posicin ON y esperar que la lectura de % de torque estabilizado.

Apagar el motor fijando la lectura de dial.

Multiplicar la lectura con el factor obtenido por tablas, para la obtener la viscosidad aparente.

RESULTADOS:PARA EL CASO DE YOGURT(solo 1 temperatura):Temperatura de Splinder: 20C.RPM VELOCIDAD (D)% DE TORQUEFACTOR(mPa - s)CONSISTENCIA(m)TIEMPO CONTROL

312100120015 Seg.

6155075015 Seg.

1218,42546015 Seg.

3026,91026915 Seg.

6036,6518315 Seg.

CUADRO: CLCULOS Muestra (yogurt)

RPSY ( Log a)X log()

0.053.0791- 0.5028

0.12.8750-0.2018

0.22.66270.0992

0.52.42970.4002

12.26240.7982

Hallando los datos a y b para las muestras: a = (n -1) b = n log ( ) + log mCaso: muestra de yogurt.

n = 7.1710a = 6.17106.1710 = (n -1) b = - 1.7455 Hallando m:m = antilog (b n log ())

m = 4.3899 m Pam = antilog (-1.7455 7.1710 log ())

Muestra de aceite vegetal: Preparar la muestra de aceite en un vaso precipitado 500ml. Medir la temperatura de la muestra=T1 = 18C.

USO DEL VISCOSMETRO BROKFIELD:

Observar que la muestra est a la altura de la muesca instalado en el Splinder. Colocar el interruptor del viscosmetro en posicin ON y esperar que la lectura de % de torque estabilizado.

Apagar el motor fijando la lectura de dial. Luego calentar el aceite a una T de 10C, medir la T2 = 28C

Multiplicar la lectura con el factor obtenido por tablas, para la obtener la viscosidad aparente.

RESULTADOS:Para el caso de aceite de oliva:

Temperatura de Splinder (1): 18C.RPM VELOCIDAD (D)% DE TORQUEFACTOR(mPa - s)CONSISTENCIA(m)TIEMPO CONTROL

33.2206415 Seg.

67107015 Seg.

121356515 Seg.

303326615 Seg.

6066.5166.515 Seg.

Temperatura de Splinder (2): 28C.RPM VELOCIDAD (D)% DE TORQUEFACTOR(mPa - s)CONSISTENCIA(m)TIEMPO CONTROL

33206015 Seg.

65105015 Seg.

128.7543.515 Seg.

3022.524515 Seg.

6044.5144.515 Seg.

Temperatura de Splinder(3): 38C.RPM VELOCIDAD (D)% DE TORQUEFACTOR(mPa - s)CONSISTENCIA(m)TIEMPO CONTROL

32.1204215 Seg.

63.2103215 Seg.

12753515 Seg.

3016.523315 Seg.

603313315 Seg.

CLCULOS:

Realizar un grafico del viscosidad vs velocidades deformacin (PRM) para ambos fluidos e indicar a que tipo de fluido pertenece por el tipo de grafica. FIG 1 Calcular de la ecuacin de la variacin (Arrhennius) de la viscosidad con temperatura para el caso del aceite:

= viscosidad dinmica o absoluta = temperatura absoluta.= constantes de alimentos

Determinar el valor de las constantes a y b utilizando la representacin de log Vc. 1/T en papel semi-logaritmico. (Utilizar unas velocidades constantes). Determinar la viscosidad a 70 C

(Pa-s)-lnT(K)1/T

0.062.81342960.00338

0.043.21893130.00314

0.0253.68893250.00308

Hallando la pendiente: b(0.00338; 2.8134)(0.00308; 3.6889)

-2918,333Hallando

Determinando la viscosidad a 70C=343K

Para el caso del yogurt un graficolog-log para encontrar las caractersticas reolgicas: n y m e indicar en base a estos resultados a que tipo de fluido pertenece graficar con D

Relacionando la pendiente, hallamos

Hallando ):Usando el valor del logaritmo ()=0.2050 (por la grfica)Correspondiente ha se tiene:

V. CONCLUSIONES:

En el caso del yogur la viscosidad fue ms alta que la del aceite.

Las pruebas realizadas en laboratorio nos dan como resultado en el caso del aceite vegetal que a medida que se aumenta la temperatura va a disminuir la viscosidad.

VI. CUESTIONARIO:

A. Porque se utilizan, diferentes Splindle, en el Viscosmetro de Brokfield?El Splindle es utilizado para realizar pruebas de aceites, nctares, etc.En el laboratorio el uso de diferentes nmeros de Splindle se debe a que en el caso del Splindle N 1 nos da lecturas de 15 000- 20 000, el N 2 nosa da 20 000-100 000, el N 3 nos da 400 000 y el N 4 nos da 2000 000 centipois.

B. Disear en forma breve y con los equipos de laboratorio de operaciones unitarias actuales, un experimento que permita determinar si un fluido No Newtoniano es independiente del tiempo.En unos casos se mide el "torque" (momento del par de torsin), acoplando al rbol del agitador un torsimetro, y en otros se mide la potencia en Watios o Watio-hora del motor. En estos casos, los resultados pueden verse afectados por el rozamientos de las piezas del motor, por lo que es frecuente dejar funcionar a los motores durante media hora antes de comenzar a tomar las medidas. Los propios agitadores pueden crear turbulencia

VII. BIBLIOGRAFAS:

http://www.pdfgratis.org/viewpdf.php

14