Taller Refrigeracion 2013

HECTOR HERNANDEZ HERNANDEZ

VANESSA NARVAEZ MONTES

15/02/2013

2013Taller de Conservación de Alimentos I

PRESENTADO A:

M.SC CARLOS GARCIA MOGOLLON

1 Usted como futuro ingeniero no deberá olvidar tener en cuenta siempre todas las variables que intervengan dentro de un proceso; imagínese que a partir de mañana empezará a trabajar en la reconocida empresa colombiana de Colfrigos Ltda. Y una de sus funciones consiste en seleccionar el tipo de atmósfera para almacenar los productos de una industria dedicada al procesamiento de frutas y hortalizas, si existen tres cámaras de almacenamiento que funcionan bajo las siguientes condiciones:

Tº = -1ºC

HR = 70%

Cámara 1

Tº = 0ºC

HR = 90%

Cámara 2

Tº = 4-10ºC

HR = 85%

Cámara 3

Consulte que grupo de verduras y frutas pueden ser almacenadas en conjunto y

establezca las condiciones de almacenamiento, el deterioro sobre el producto, la rotación

de estos (acorde a la maduración) y las cargas de refrigeración.

CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO

Temperatura

El efecto de la temperatura de almacenamiento es uno de los factores más importantes

para prolongar la vida útil de productos hortofrutícolas. Temperaturas inferiores a las

recomendadas y demoras en extraer el calor de campo del producto aceleran el proceso

de deterioro de la fruta, limitando las posibilidades de mercadeo, ya que es posible que

los síntomas no se hagan visibles durante el periodo de almacenamiento sino al someter

los productos a la temperatura ambiente. Estos efectos incluyen ablandamiento,

deshidratación, pudriciones, enfermedades fisiológicas, congelamiento.

Humedad relativa

Una vez cosechado, el producto hortofrutícola tiene tendencia natural a la pérdida de

agua. Los vegetales de hoja, en razón a que tienen una mayor superficie por volumen

expuesta en la atmósfera, tienden a perder más agua que los vegetales suculentos. En el

caso de frutos, la pérdida de agua está condicionada por la naturaleza de su piel y la

permeabilidad al intercambio gaseoso.

La humedad relativa del aire en las cámaras de almacenamiento afecta directamente la

calidad de mantenimiento de los productos retenidos en ellas. Si es demasiado baja, es

probable que, en la mayoría de las frutas y hortalizas, ocurra marchitamiento o arrugas; si

es demasiado alta, podría favorecer el desarrollo de putrefacción, especialmente en

cámaras donde hay considerable variación de temperatura. El control del moho se vuelve

particularmente difícil si la humedad relativa se aproxima al 100%, lo cual resulta en la

condensación de humedad. Los hongos de superficie podrían crecer sobre las paredes,

techos y contenedores, así como en los productos almacenados.

Se recomienda una humedad relativa alta, entre 90% y 95%, para la mayoría de los

productos hortícolas perecederas, a excepción de frutos secos, tales como nueces y

dátiles, cebollas, calabazas de invierno y bulbos, con el fin de retrasar el reblandecimiento

y marchitamiento a causa de la pérdida de humedad.

De acuerdo a lo mencionado anteriormente podemos almacenar las frutas y hortalizas en

un mismo sitio siempre y cuando estas posean condiciones de almacenamientos

similares, a continuación se mencionaran las frutas y hortalizas que pueden ser

almacenadas en las tres cámaras de refrigeración que posee la empresa Colfrigos Ltda.

Cámara 1 (Temperatura -1ºC, Humedad relativa 70%)

FrutasTemperatura

(•C)

Humedad

Relativa

(%)

Tiempo de Almacenamiento

Punto de

Congelación

(°C)

Arándano - 0.5 - 0 70-75 2 semanas -1,2

Dátil -18 - 0 70 6 - 12 meses -15,7

HortalizasTemperatura

(•C)

Humedad

Relativa

(%)

Tiempo de

Almacenamiento

Punto de

Congelación

(°C)

Ají seco -1 – 10 60-70 6 meses -1,5

Ajo -1-0 65-70 6-7 meses -1,1

Cebolla seca -1-0 65-70 1-8 meses -1,5

Cámara 2 (Temperatura 0 ºC, humedad relativa 90 %)

FrutasTemperatura

(•C)

Humedad

Relativa

(%)

Tiempo de Almacenamiento

Punto de

Congelación

(°C)

Arándano - 0.5 - 0 90-95 2 semanas -1,2

Eiderberries - 0.5 - 0 90-95 1 - 2 semanas

Grosella - 0.5 - 0 90-95 1 - 4 semanas -1,0

Grosella blanca - 0.5 - 0 90-95 3 - 4 semanas -1,0

Loganberries - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -1,2

Frambuesa* - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -1,0

Frutilla 0 90-95 5 - 6 días -0,7

Mora - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -0,7

Zarzamora - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -1,2

Cereza -1 - -0.5 90-95 2 - 3 semanas -1,8

Ciruela* - 0.5 - 0 90-95 2 - 5 semanas -0,8

Damasco - 0.5 - 0 90-95 1 - 3 semanas -1,0

Higo, breva - 0.5 - 0 85 - 90 7 - 10 días -2,4

Kiwi - 0.5 - 0 90-95 3 - 5 meses -1,6

Manzana* -1 - 4 90-95 1 -12 meses -1,5

Membrillo* - 0.5 - 0 90 2 - 3 meses -2,0

Nectarín - 0.5 - 0 90-95 2 - 4 semanas -0,9

Níspero* 0 90 3 semanas

Pera* -1.5 - 0.5 90-95 2 - 7 meses -1,5

Uva vinífera* -1 - 0.5 90-95 1 - 6 meses -2,1


(•C)

Humedad

Relativa

(%)

Tiempo de

Almacenamiento

Punto de

Congelación

(°C)

Acelga 0 95-100 10-14 Días -1,1

Alcachofa 0 95-100 2-3 Semanas

Anís 0 – 2 90-95 2-3 Semanas -0,9

Apio 0 90 4-12 Semanas

Cebolla verde 0 90-100 3-4 Semanas -0,1

Endivia 0 90 - 100 2-3 Semanas -0,6

Espárrago blanco 0 – 2 90-100 2-3 Semanas

Lechuga 0 90-95 5-7 Días

Maíz 0 95 2-3 Semanas -0,3

Espinaca 0 90 - 100 10-14 Días

Puerro 0 90-100 2-3 Meses -0,9

Repollo temprano 0 90 - 100 3-6 Semanas -1,4

Zanahoria inmadura 0 90-100 4-6 Semanas

*Frutas productoras de etileno, deben estar almacenadas en un espacio separado del

cuarto de refrigeración que tenga un sistema extractor de etileno (Almohadillas de

permanganato de potasio) para no afectar a las demás frutas y verduras que son

sensibles a este gas.

Cámara 3 (Temperatura 4-10 ºC, Humedad relativa de 85 %)

FrutasTemperatura

(•C)

Humedad

Relativa

(%)

Tiempo de

Almacenamiento

Punto de

Congelación

(°C)

Aceituna (fresca) 4 - 10 85-90 4 - 6 semanas -1,4

Carambola 9 - 10 85 a 90 3 - 4 semanas

Feijoo 5 - 10 90 2 - 3 semanas

Guayaba 5 - 10 85-90 2 - 3 semanas

Limón 10 - 13 85 - 90 1 - 6 meses

Mango* 10-13 85 - 90 2 - 3 semanas -0,9

Maracuyá* 7 - 10 85 - 90 3 - 5 semanas

Naranja 3 - 9 85 - 90 3 - 8 semanas -1,2

Palta (Fuerte, Has) 4,4 - 13 85 - 90 2 semanas -0,3

Papaya* 7 - 13 85 - 90 1 - 3 semanas

Pina 7 - 13 85 - 90 2 - 4 semanas

Pomelo 10 - 15 85 - 90 6 - 8 semanas -1,0

Tuna 2 - 4 85-95 3 semanas


(•C)

Humedad

Relativa

(%)

Tiempo de

Almacenamiento

Punto de

Congelación

(°C)

Berenjena 8- 12 85-95 1 semana -0,8

Camote 10- 15 85-90 4-7 meses

Tomate (verde)* 10-13 85-90 1-2 Semanas

Tomate (maduro)* 8-10 85-90 1 Semana

* Frutas productoras de etileno, deben estar almacenadas en un espacio separado del

cuarto de refrigeración que tenga un sistema extractor (Almohadillas de permanganato de

potasio) de etileno para no afectar a las demás frutas y verduras que son sensibles a este

gas.

Fuente: The Packer, 2000 produce services sourcebook, Vol. CVI, No 55, USA.

Http: //postharvest.ucdavis.edu/, marzo de 2002

http: //www.ethylenecontrol.com/, marzo de 2002

Manual de Transporte de productos tropicales, USDA, Agric. Manual de agricultura No.

668, 1987.

Deterioro de los productos

Daño por frío

Algunas frutas y hortalizas son susceptibles al daño por frío cuando se refrigeran a

temperaturas inferiores a 13-16 ° C (55-60 ° F). El daño por frío reduce la calidad del

producto y acorta la vida útil. La siguiente tabla proporciona algunos ejemplos de los

síntomas de daño por frío en una variedad de cultivos. Los síntomas frecuentemente

aparecen después de que la mercancía se transfiere a temperaturas más altas, como

ocurre durante la comercialización.

Frutas y hortalizas susceptibles a daño por frío cuando se almacenan a

temperaturas moderadamente bajas pero no de congelación

Producto Temperatura

aproximada

más baja

segura

Tipo de daño cuando se almacena entre 0 ° C

y la temperatura segura 1

° C

Manzanas

(Jonathan, McIntosh,

Yellow Newton )

2-3Pardeamiento interno, corazón marrón, colapso

húmedo, escaldado blando

Espárragos 0-2 Color verde-gris mate, puntas blandas

Aguacates, paltas o cura 4.5-13 Color gris-marrón en la pulpa

Plátanos o bananas

(verde o maduro)11.5-13 Color mate cuando se madura

Ejote de frijol lima, pallar,

manteca o ibes1-4.5 Puntos, manchas o áreas de color óxido, marrón

Ejote, poroto verde, judía

verde, poroto granado,

chauca, caraota, carauta

fresca, vainita, vainica,

habichuela fresca o

habilla

7 Picado y coloración bermeja

Arándano, agrio o ácido 2 Textura achulada, pulpa roja

Pepinos y pepinillos 7 Picado, manchas acuosas, podredumbre

Berenjenas 7Escaldado superficial, podredumbre por

Alternaria, ennegrecimiento de semillas

Guayabas o jalocotes 4.5 Daño en la pulpa, podredumbre

Toronjas 10 Escaldado, picado, desintegración acuosa

Jícama, jicama de agua,

napu o yuca de bejuco13-18 Podredumbre superficial y pardeamiento

Limón o limón italiano 11-13Picado, tinción de las membranas, manchas

rojas

Limón Mexicano o limón

pica de Chile y Persa o

Tahití

7-9 Picado que se torna marrón claro con el tiempo

Mangos 10-13Color de la piel grisáceo tipo escaldado,

maduración desigual

Melón Cantaloup,

chino o de red2-5 Picado, podredumbre de la superficie

Melón Honey Dew 7-10Color rojizo a marrón claro, picado, podredumbre

de la superficie, incapacidad de madurar

Casaba 7-10 Como lo anterior pero sin el cambio de color

Crenshaw y Persa 7-10 Como el anterior

Sandía 4.5 Picado, sabor desagradable

Ocra, okra, gombo,

quimbombó, bamia7

Pardeamiento, áreas acuosas, picado,

podredumbre

Aceitunas u olivas

frescas7 Pardeamiento interno

Naranjas de California y

Arizona3 Picado, teñido marrón

Papayas, lechosa o fruta

bomba7

Picado, incapacidad de madurar, sabor

desagradable, podredumbre

Chile pimiento, chile

dulce, tipo Bell o paprika7

Picado laminar, podredumbre por Alternaria en

las vainas y cálices, oscurecimiento de semillas

Piña o ananá 7-10 Verde mate cuando maduran

Granadas o granadas

rojas4.5 Picado, pardeamiento interno y externo

Papas, patatas o poñis 3Oscurecimiento caoba (Chippewa y Sebago),

sabor dulce2

Calabaza anaranjadas

de invierno, de cáscara

dura

10 Podredumbre, especialmente por Alternaria

Camote, boniato, batata,

moniato, chaco, apichu o

cumar

13Podredumbre, picado, pardeamiento interno,

corazón duro tras la cocción

Tamarillos, tomate de

árbol, Baum tomate,

tomate de Serra,

chimango, palo de

tomate, tomatillo o

tomate francés

3-4 Picado superficial, pardeamiento

Jitomates, jitomates rojos, tomates o jitomates de bola

Maduros 7-10 Ablandamiento y zonas acuosas, podredumbre

Verde maduros 13Poco color al madurar, podredumbre por

Alternaria

Fuente: Harderburg, R.E., A. E. Watada, and C-Y. Wang 1986. The Commercial Storage

of Fruits Vegetables. And Florist and Nursery Stocks. USDA, Agricultural Handbook No.

66.

2 Una industria está encargada de acondicionar verduras para ser posteriormente empacadas y refrigeradas; si esta empresa empaca en bolsas de polietileno una ensalada que contiene el 40% de habichuela, 25% de zanahoria y 35% de arveja en cada bolsa y las verduras son sometidas a una limpieza donde se elimina el 5% de impurezas de cada una, posteriormente son lavadas y pasadas a la sección de corte donde se eliminan las partes dañadas e inservibles en una proporción de 3 % en habichuela, 2 % en zanahoria y 1 % en arveja y finalmente son lavadas, empacadas y llevadas al refrigerador.

a) Elabore un diagrama de flujo del proceso.

b) Si entran al proceso 3 kg. De verduras ¿Qué cantidad de ellas son empacadas a

La salida si los porcentajes deben ser los mismos?

c) ¿Cuál será el coeficiente de funcionamiento del refrigerador si este funciona a

3ºC y la temperatura exterior es de 25ºC?

d) ¿Cuál es la eficiencia del refrigerador?

A) Diagrama de flujo del proceso

B) Cantidad inicial de hortalizas: 3 kg

Ahora como sabemos los porcentajes de hortalizas:

Habichuela: 40 %

Recepción de Materias primas

Limpeza

Lavado

Corte

Lavado

Empacado

Almacenamiento

5 % de impurezas

Partes inservibles :Habichuela: 3%Zanahoria: 2%Arveja: 1%

Porcentajes De masa :Habichuela: 40 %Zanahoria: 25%Arveja:35%

Temperatura: 3 ºC

Zanahoria: 25 %

Arveja: 25 %

Por tanto:

Cantidad Inicial de Habichuela: 3 kg*0,40=1,2 kg

Cantidad inicial de Zanahoria: 3 Kg*0,25= 0,75 kg

Cantidad inicial de Arvejas: 3 kg*0,35=1,05 Kg

Ahora restamos el 5% de impurezas en cada hortaliza y tenemos que:

Habichuela=1,2 kg-(1,2kg*0,05)=1,14 kg

Zanahoria=0,75 kg-(0,75 kg*0,05)=0,7125 kg

Arveja=1,05 kg-(1,05 kg*0,05)=0,999 kg

Seguidamente restamos las partes dañadas en inservibles halladas en el corte de

las hortalizas:

Habichuela=1,14 kg-(1,14 kg*0,03)= 1,1058 kg

Zanahoria=0,7125 kg-(0,7125 kg*0,02)=0,69825 kg

Arveja=0,999 kg-(0,999 kg*0,01)=0,98901 kg

Por tanto al final de todo el proceso se empacarán las siguientes cantidades:

Producto Cantidad

(kg)

Habichuela 1,1058

Zanahoria 0,69825

Arveja 0,98901

C) Para hallar el COP del refrigerador se realiza un suposición del que refrigerante

utilizado es 134ª, primeramente hallamos las entalpias en cada punto del ciclo

utilizando el diagrama p-h del refrigerante.

T del evaporador: 3 ºC

T del condensador: 25 ºC

Por tanto en el diagrama podemos observar los valores de las entalpias en cada

una de las partes del sistema de refrigeración así:

H1= 397 kJ/kg

H2= 414 kJ/kg

H3=H4= 240 kJ/kg

Así

COP= H 1−H 4

H 2−H 1

=(397−240 ) kJ /kg(414−397 ) kJ / kg

=9,23

D) Eficiencia Hallamos el COP suponiendo un Refrigerador de Carnot

COPCarnot= T evap

Tconde−T evap

= 276,6K298,15−276,15

=12,75

Así la eficiencia:

η= COPCOPCarnott

= 9,2312,75

=0,72

Como 0,72>0,70; el rendimiento es aceptable.

3 Diseño un cuarto de enfriamiento, seleccionando las especificaciones de los aislantes de la pared y los refrigerantes teniendo en cuenta las siguientes especificaciones. (Compare 3 materiales de aislantes y 3 refrigerantes). Y LAS NECESIDADES DEL PRODUCTO EN ALMACEN (HR, Temperatura, pérdida de peso, deterioro...)

Cámara de enfriamiento

M = 360 ton (masa total del material almacenado)

D = 15 m Cold room width

L = 38 m Cold room length

Z = 5 m Cold room height

V = 2824m3 Cold room volume

AL = 1656 m2 Heat loss area of the cold storage room

T = 2 °C Cold room temperature

Ta =35°C Ambient temperature

tar = 6 h Required time for air renewal

Estime todos los requerimientos asociados a los sistemas de refrigeración, para 1 año de

almacenamiento.

Producto seleccionado: Manzanas

Propiedades del producto

Masa del producto por unidad (mp)= 0,2 kg/unidad

Diámetro aproximado (DP)=0,08 m

Capacidad Calorífica (CpMz)=0,89 Kcal/ºC.Kg

Suposiciones

Las manzanas entran a 10 ºC (TInicial) que es la temperatura a la cual fueron

transportadas desde la granja hasta la cámara de refrigeración.

Velocidades de aire al interior de la cámara (Vi)= 1m/s (para frutas y hortalizas se

recomiendan velocidades entre 0,5 y 1,5 m/s para no resecar la superficie del

producto)

Velocidad Exterior del Aire= 4 m/s

Especificaciones Adicionales del diseño

Numero de Operarios (Noperarios)= 6

Paredes de la cámara hechas en Acero inoxidable

Conductividad Térmica del Acero inoxidable (kA inox)= 15,1 w/m2.ºC

Espesor lamina de acero inoxidable (XA inox)= 0,0007 m

Las manzanas se almacenaran en cajas de cartón corrugado con una capacidad

de 18 kg de manzana/Caja

Peso de la caja (mcaja): 0,5 kg/caja

Calor especifico del Cartón= 0,5 Kcal/kg.ºC

Hay ubicadas 6 Lámparas de 85 watt cada una

Tiempo de permanencia en la cava por lo operarios: 2 horas

1. SELECCIÓN DEL MATERIAL AISLANTE

Se escogieron los siguientes tres aislantes:

Poliuretano

Corcho

Fibra de vidrio

Todos se evaluaron a un mismo espesor: 0,1 m

Calculo del Coeficiente global de transferencia de calor utilizando como

aislante poliuretano

Propiedades del poliuretano

Conductividad Térmica KP=0,029 w7m2.ºC

Para hallar el U global es necesario hallar el hi (h convectivo Interior) y el he (h

convectivo exterior) del aire, que dependen de la velocidad del mismo, para esto

se utilizó la siguiente ecuación con la cual podemos obtener el h convectivo en

función de la velocidad del aire:

h=6,164+4,187v Con h en w/m2C

Donde ves la velocidad de aire en m/s

De esta manera:

hi=6,164+4,187(1 ms )=10,35w /m2C

he=6,164+4,187(4 ms )=22,91w /m2C

Seguidamente calculamos la resistencia del acero inoxidable

RAinox=X Ainox

K Ainox

= 0,0007m15,1w /m2C

=0,0046m2C /w

Seguidamente calculamos la resistencia del poliuretano:

RP=X P

KP

= 0,1m0,029w /m2C

=3,45m2C /w

El Uglobal está dado por:

U globlal=1

1hi

+1he

+RAinox+Rp

= 1

1

10,35w

m2C

+ 1

22,91w

m2C

+0,0046 m2Cw

+3,45 m2Cw

U globlal=0,278w

m2C


aislante el corcho

Propiedades del Corcho

Conductividad Térmica KCorcho=0,039 w7m2.ºC

:

hi=10,35w /m2C

he=22,91w /m2C

RAinox=0,0046m2C /w

Seguidamente calculamos la resistencia del Corcho:

RCorcho=X P

K corcho

= 0,1m0,039w /m2C

=2,56m2C /w


U globlal=1

1hi

+1he

+RAinox+Rcorcho

= 1

1

10,35w

m2C

+ 1

22,91w

m2C

+0,0046m2Cw

+2,56 m2Cw

U globlal=0 ,37w

m2C


aislante la fibra de vidrio.

Propiedades de la fibra de vidrio

Conductividad Térmica KFibra V=0,038 w/m2.ºC

:

hi=10,35w /m2C

he=22,91w /m2C

RAinox=0,0046m2C /w

Seguidamente calculamos la resistencia de la fibra de vidrio:

R fibra v=X Fibrav

K Fibrav

= 0,1m0,038w /m2C

=2,63m2C /w


U globlal=1

1hi

+1he

+RAinox+RFibrav

= 1

1

10,35w

m2C

+ 1

22,91w

m2C

+0,0046m2Cw

+2,63m2Cw

U globlal=0,36w

m2C

Los resultados obtenidos fueron los siguientes

Aislante UGlobal (w/m2C)

Poliuretano 0,278

Corcho 0,37

Fibra de vidrio 0,38

Por lo tanto el aislante escogido es el poliuretano debido a que proporciona el

menor UGlobal y por lo tanto la transferencia de calor entre las paredes de la cámara

y el ambiente va a ser menor.

2. CALCULOS DE LAS CARGAS DE REFRIGERACION

2.2 Cargas térmicas debido a las perdidas por transmisión por paredes

QParedes=AL∗U global∗(T a−T )∗24

QParedes=1656m2∗0,278 w

m2C∗(35−2 )∗24

QParedes=364611,45kJ24h

=313606,79 Kcal24h

2.3 Cargas por renovación de aire

Como el cambio de aire se realiza cada 6 horas, en 24 horas se realizan 4

cambios de aire.

QCambios Aire=V∗ºNCambios∗f

Dónde:f es Factores de cambio de aire; y se halla por a siguiente tabla:

Tabla 1. Factores de cambio de aire para una temperatura exterior del aire de entrada de 35 °C para condiciones de almacenamiento encima

de 0 °C.Temperatura de Kcal/m3 de aire

cámara en C eliminados

0 26.174.4 23.3210 19,76

Realizando una interpolación, conocemos f a 2 ºC que es la temperatura

de almacenamiento de la cámara.

f=24,87Kcal /m3

QCambios Aire=2824m3∗424h

∗24,87 Kcalm3

QCambios Aire=280931Kcal24h

2.4 Cargas del Producto y embalaje

2.4.1 Calor Sensible Producto

Qsensible P=M∗CpMz∗(T inicial−T )

Qsensible P=360000kg24h

∗0,89 kcalC . Kg

∗(10−2 )C

Qsensible=2563200kcal24h

2.4.2 Calor sensibles de las cajas de cartón

QsensibleCC=M Total cajas∗Cpcajas∗(T inicial−T )Para hallar la masa total de cajas se necesita saber primero cual es el número

de cajas totales en la cámara, qué cantidad de manzanas caben en una caja y

cuál es la cantidad total de manzanas en la cámara de refrigeración:

Nmanzanas por caja=Capacidad de caja

mp

Nmanzanas por caja=18

kgcaja

0,2kg

manzana

Nmanzanas por caja=90manzanas

caja

Ahora

Nmanzanas Totales=Mmp

= 360000 kg0,2kg /manzana

Nmanzanas Totales=1800000manzanas

El número Total de cajas

NCajas=N manzanasTotales

Nmanzanas por ca ja

=1800000manzanas

90manzanas

caja

NCajas=20000cajas

Por lo tanto masa total de las cajas está dada por:

M Total cajas=NCajas∗mcajas=20000 cajas∗0,5kgcaja

M Total cajas=10000kg

Por tanto:

QsensibleCC=10000kg∗0,5kcalºC . kg

∗(10−2 ) ºC

QsensibleCC=40000kcal24h

2.4.3 Calor de respiración

Qrespiracion=M∗HRes∗24

Donde H Res es el calor de reacción liberado por el producto en Kcal/h.kgY se calcula de acuerdo a la siguiente tabla.

Tabla 2. Capacidad calorífica y calor de respiración para diferentes productos

Producto Cp (kcal/°C.kg)Hresp en Kcal/h.kgTemp (°C) Hresp

manzana 0.890 0.0115.5 0.07

naranja 0.910 0.0115.5 0.06

durazno 0.910 0.01315.5 0.094

espárrago 0.910 0.024.4 0.094

zanahoria 0.860 0.02515.5 0.094

frutilla 0.910 0.0415.5 0.2

papa 0.860 0.00821.1 0.033

melón 0.910 0.01615.5 0.1

cebolla 0.910 0.0121.1 0.042

Realizando la respectiva interpolación a 2 ºC el calor de respiración es 0,017 Kcal/h. ºC

Qrespiracion=3600 kg∗0,017kcalh . ºC

∗24

Qrespiracion=86400kcal24 h

Total carga del producto y embalaje

QPdto y embalaje=Qrespiracion+QsensibleCC+Q sensibleP

QPdto y embalaje=2689600Kcal24h

2.5 Cargas misceláneas

2.5.1 Cargas por iluminación

Q Iluminacion=P∗t24 h

=(85w∗6)∗7200 seg

24h

Q Iluminacion=3672000j24h

=887 Kcal24h

2.5.2 Cargas por personas

Q personas=q personas∗N operarios∗t

Q personas=300w∗4∗2horas

Q personas=8257,027Kcal24h

Total cargas misceláneas

QMiscelaneas=Q personas+QIluminacion

QMiscelaneas=9144,67Kcal24 h

CARGA TOTAL DE REFRIGERACION

QTOTAL=QMiscelaneas+QPdto y embalaje+QCambios Aire+QParedes

QTOTAL=3293282,41Kcal24 h

Aplicando un margen de seguridad de 10% el valor de real del QTOTAL es:


∗1.1


=15167146,06 Kj24h

Suponiendo que el equipo de refrigeración opere 18 horas diarias se tiene que

15167146,06

Kj24 h18h24 h

=842619,22Kjh

Convirtiendo a toneladas de refrigeración

T ref=842619,22

kjh

12660=66,5 toneladasderefrigeracion

Por tanto lo tanto se necesitan 67 toneladas de refrigeración para almacenar las

manzanas a 2 ºC.

3. REQUERIMEINTOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACION

3.1 Refrigerantes escogidos

R-134a

R-22

R-717

3.1.1 Cálculos con R-134aSuposiciones:

Tevapo= 2 ºC

TCondensador=35 ºC

En el diagrama P-h del refrigerante 134a trazamos el ciclo con las temperaturas dadas, y

hallamos las entalpias en cada punto del ciclo.

H1= 398 kj/kg

H2=423 kj/kg

H3=H4=253 kj/kg

Ahora sabemos que:

Qevaporador=M refrigerante∗(H 1−H 4 )

Como Qevaporador=QTOTAL=842619,22Kjh

Por tanto:

M refrigerante=Q evaporador

(H 1−H 4 )=842619,22

Kjh

(398−254 ) KjKg

M refrigerante=5851,52kgh

Seguidamente hallamos el trabajo del compresor dado por la ecuación:

W compresor=M refrigerante∗(H 2−H1 )

W compresor=5851,52kgh

∗(423−398 ) Kjkg

W compresor=146288Kjh

=40,63 kwatts

Calculamos el COP del refrigerador

COP=Q evaporador

W compresor

=842619,22

Kjh

146288Kjh

=5 ,76

3.1.2 Cálculos con R-22

Suposiciones:

Tevapo= 2 ºC

TCondensador=35 ºC

En el diagrama P-h del refrigerante R-22 trazamos el ciclo con las temperaturas dadas, y


H1=410 kj/kg

H2=430 kj/kg

H3=H4= 247 kj/kg

Ahora sabemos que:



Por tanto:


(H1−H 4 )=842619,22

Kjh

(410−247 ) KjKg





∗(430−410 ) Kjkg

W compresor=103388,8Kjh

=28 ,7kwatts


COP=Q evaporador

W compresor

=842619,22

Kjh

103388,8Kjh

=8,15

3.1.3 Cálculos con R-717Suposiciones:

Tevapo= 2 ºC

TCondensador=35 ºC

En el diagrama P-h del refrigerante 717 trazamos el ciclo con las temperaturas dadas, y


H1=1460 kj/kg

H2=1625 kj/kg

H3=H4= 380 kj/kg

Ahora sabemos que:



Por tanto:


(H1−H 4 )=842619,22

Kjh

(1460−380 ) KjKg





∗(1625−1460 ) Kjkg

W compresor=128733,5Kjh

=35,7kwatts


COP=Q evaporador

W compresor

=842619,22

Kjh

128733,5Kjh

=6,54

Resumen de caracterización del sistema de refrigeración con los tres

refrigerantes:

Refrigerante Masa (Kg/h) W del compresor (Kw) COP

R-134a 5851,52 40,63 5 ,76

R-22 5169,44 28,7kwatts 8,15

R-717 780,20 35,7 6,54

Al observar los resultados podemos observar que el mejor refrigerante en cuanto

Coeficiente de operación y potencia del compresor es el R-22 ya que proporciona

el COP más alto y necesita un compresor menos robusto con respecto a los otros

dos refrigerantes, sin embargo este refrigerante destruye la capa de ozono y por

razones ambientales no sería adecuado utilizarlo, por otro lado está el amoniaco

que debido a su alta capacidad de refrigeración se necesita una masa pequeña,

sin embargo este compuesto es altamente costoso y es toxico, por lo tanto no

sería recomendable utilizarlo, y por ultimo está el R-134a que no es dañino a la

capa de ozono y es económico, además a pesar de que presenta el COP más bajo

de los tres refrigerantes estudiados, este es considerable ya que se espera

generalmente que los COP estén por encima de 3, por tanto es el refrigerante

más adecuado para el almacenamiento de manzanas.

4 Describa la cadena de frío de un producto alimenticio, detallando todas las condiciones de manejo y control (Cada grupo debe escoger lógicamente diferentes productos).

4. CADENA DE FRIO: LECHE

OrdeñoLa leche fluye en tuberías sanitarias de acero inoxidable hacia tanques con aislamiento térmico.

T= 50F dentro la 4 horas de inicio del primer ordeño y a T= 45 f dentro de las 2 horas siguientes al último ordeño; se debe de disponer de la capacidad de refrigeración o enfriamiento suficiente para evitar que la temperatura de la leche se eleve sobre 50F

Transporte a planta procesadora

La leche es bombeada a los tanques cisterna en camiones

Se aíslan muy bien para evitar el uso de equipos de refrigeración durante el transporte.

Recepción y

almacenamiento

Las centrales lecheras reciben la leche cruda a granel de un

productor o gestiona recoger directamente de granjas lecheras.

Los tanques de almacenamiento varían en tamaño de 1,000 a 60,000 galones, adecuadamente insolados (aislados térmicamente) para no elevar temperatura en no mayor a 3F en 18 horas.

Separación y

clarificación

Si leche cruda, caliente o crema se mantendrá

más de 20 minutos antes de pasteurizar, se

debe re enfriar a 40F (4.4C) o menos después

de descremar.

Pasteurización y

homogenización

El enfriamiento se continúa en un intercambiador de calor (por ejemplo, de placa o tubular) hasta 40°F (4.4°C) o menos y se envasa.

Empaque

Se debe considerar los aumentos que sufre la leche

al ser transferida a envases y al almacenamiento en

frio: a botellas de vidrio, 8 ° F; envases preformados

de cartón, 6 ° F, cartón formado, 5 ° F; y plástico

semirrígido, 4 ° F.

Almacenamiento

Evaporadores para estas las aplicaciones deben tener la bobina de descongelación

automática para quitar con rapidez formación de escarcha cuando sea necesario.

La temperatura de la zona de almacenamiento debe estar entre 33 a 40 ° F/ 0.5 a 4.4°C ,

Distribución

Durante el transporte de leche pasteurizada y ultrapasteurizada, los vehículos deben contar con furgones isotérmicos, que garanticen la temperatura de refrigeración (4°C.+/- 2°C).

La capacidad de refrigeración de los vehículos debe ser suficiente para mantener el Grado A de los productos.

Almacenamiento en

tiendas y estantes

Leche fresca, procesada y sus derivados, debe almacenare en tiendas y supermercados a temperatura entre 0° y +8 °C, y la humedad no mayor del 80 %.

Consumidor

BIBLIOGRAFIA

Decreto 616 de 2006- Cap XIII. del transporte de la leche y su expendio.

Umaña, Eduardo. conservación de alimentos por frio, ciencia y tecnología de

alimentos. 2008. http://www.slideshare.net/FUSADESORG/conservacion-af-1

Juan Carlos García Montoya. Diseño Y Construcción De Una Cámara

Frigorífica automática De 3 Toneladas De Capacidad Para La congelación De

Pulpa De Fruta Para La Empresa, El guayaba, Escuela Politécnica Del

Ejército,2006

Yunus Cengel, transferencia de calor, tercera edición, 2003.

http://frutas.consumer.es/documentos/frescas/manzana/intro.php

http://www.slideshare.net/FUSADESORG/conservacion-af-1

Taller Refrigeracion 2013

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