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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#B15/28/2018 Propuesta Proyecto Final
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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')5/28/2018 Propuesta Proyecto Final
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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')5/28/2018 Propuesta Proyecto Final
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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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