Trabajo sobre cocción de chayote mediante trasferencia de calor por conduccion

1. COCCIÓN DEL CHAYOTE MEDIANTE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR
CONDUCCIÓN
INTEGRANTES:
Arpide Arias Flor Esmeralda
Martínez Martínez Holanda
Rodríguez Rodríguez María Leonor
INTRODUCCIÓN
El chayote es un bejuco herbáceo trepador, perteneciente a la familia de las
Cucurbitáceas.
Son carnosos y algunos algo fibrosos. Presentan diferentes formas (globosa,
aovada o piriforme), miden entre 4 y 27 cm de largo y entre 3 y 11 cm de ancho.
Su cáscara es lisa o arrugada de color verde, con o sin espinas según las
variedades. La pulpa es de color blanco a verde pálido y tiene un sabor algo dulce.
Presenta una semilla de forma ovoide, grande y suave (FAO, 2006).
La planta del chayote es una hortaliza muy versátil, ya que es comestible en un 80
%.
El fruto y la semilla contienen aminoácidos como lisina, histina, argininas, ácido
aspártico, ácido glutámico, cisteína, valina, isoleucina, serina, alanina y tirosina.
La fruta es la parte de la planta que más se consume, el alto contenido de agua
que tiene, la convierte en una fruta poco nutritiva, pero muy dietética, aun así es
una fuente de minerales y vitaminas. En el fruto, los macronutrientes y
micronutrientes disminuyen conforme este crece. No obstante, cerca de la
germinación estos nutrientes y el almidón aumentan en la fruta. Mientras, la
sacarosa es alta en los primeros estadios del crecimiento del fruto y disminuye con
el aumento de su tamaño. En cambio, la raíz tuberosa tiene un gran valor
alimenticio por su alto contenido de carbohidratos.

2. Contiene vitamina C, antioxidantes y muy pocas calorías.
Asimismo, el chayote no tiene colesterol, ni grasas saturadas. Aporta una porción
contiene 2.2 gramos de fibra, 22.4 mg de calcio y 165 mg de potasio, así como 1.1
gramos de proteínas y aminoácidos esenciales.
Su piel es fina y su pulpa carnosa de color claro, esconde una sola semilla. El
chayote se puede comer crudo o cocinado, se le pueden aplicar métodos de
cocción muy variados. (Gamboa 2005).
Los métodos de cocción son una técnica culinaria con la que se modifican los
alimentos crudos mediante la aplicación de calor para su consumo. Es un proceso
por el cual se pretende alcanzar, dentro del alimento, una temperatura
determinada, que sabemos necesaria para conseguir unos determinados efectos
culinarios. Para ello, se pueden aplicar diversos sistemas de tratamientos
térmicos. La cocción modifica su aspecto y su textura, y su garantía sanitaria se ve
aumentada porque la cocción destruye casi todos los microorganismos. El calor
aplicado a los alimentos hace que se ablanden, se coagulen, se hinchen o se
diluyan, es decir, se modifica los componentes físicos y bioquímicos.
La cocción evita que el alimento pueda perder las vitaminas y las sales minerales
contenidas en los alimentos. En toda cocción, los alimentos sufren cambios en su
estructura, además de modificaciones en la calidad y cantidad de sus nutrientes.
Lo primero que se modifica de un alimento es su superficie; ésta será diferente de
acuerdo al medio de cocción que lo rodea. Este medio puede ser: húmedo o seco.
Cuando el medio es húmedo, el alimento no sufre desecación de su superficie.
Esto hace que la misma (al hidratarse) sea más blanda y permeable al pasaje de
nutrientes desde interior del alimento al medio de cocción.
Hay dos formas de cocción en medio acuoso: el "hervido" y "al vapor". En el
primero se utiliza gran cantidad de agua en ebullición (a 100 ºC); al finalizar la
cocción, se obtiene un alimento con marcada disminución de su consistencia y

3. dureza, y también con cambios en la calidad y cantidad de sus nutrientes, los que,
en gran parte, pasan al medio de cocción.
Esta pérdida de nutrientes no sólo depende del método utilizado, sino también del
tipo de alimento; cuando los alimentos contienen en su estructura menos agua,
tienen menos posibilidad de pérdidas.
En algunas modalidades de cocciones el calor llega hasta la superficie del
alimento y desde aquí se transmite por conducción hacia el interior. En este caso,
la eficacia de la cocción viene determinada por la propia naturaleza conductora del
alimento.
La conducción ha sido usada durante muchísimos años como un modo de
cocción. Como en el la energía cinética se transmite de una molécula a otra,
cuando se desea calentar un alimento debe ser puesto en contacto con una
superficie caliente. En este sentido, los metales son unos excelentes conductores
de calor. (Ibarz, 2005).
El calor se transfiere desde un foco calorífico (mechero o quemador) hasta el
alimento, que puede estar en contacto con una parrilla, una placa o un recipiente
(por lo general, a través de agua o de grasa).
REVISIÓN DE LITERATURA
Un alimento puede ser considerado como una mezcla de componentes químicos,
que se encuentran insertos en diversos sistemas fisicoquímicos; la mayoría de las
veces pueden ser descritas como un conjunto, más o menos complejo, de
sistemas coloidales dentro de un equilibrio muy delicado. (Gil, 2010).
La estabilidad de esos sistemas presenta una gran sensibilidad frente a los efectos
del tratamiento térmico (tiempo y temperatura). Así, un incremento de la
temperatura puede fluidificar una grasa, puede pasar a vapor el agua líquida con
pérdida de sustancias volátiles, puede provocar movimiento de componentes

4. capaces de solubilizarse en el agua o en las grasas, etc., con evidente alteración
de los sistemas coloidales presentes.
El calor es una forma de energía que se puede transferir de un sistema a otro
como resultado de la diferencia de temperatura. La transferencia de energía como
calor siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el
de temperatura más baja, y la transferencia de calor se detiene cuando los dos
medios alcanzan la misma temperatura. (R.B.Bird, 2003)
Una cocción significa un tratamiento térmico del alimento donde el calor
incrementa la movilidad de las moléculas y le aporta la energía suficiente para
reaccionar entre ellas y se transforme.
El proceso de cocción se considera bien precisado, cuando se hayan establecido
los perfiles de las temperaturas y de las humedades que van desde el exterior del
alimento hasta su interior. Tales perfiles quedarán definidos por el conjunto de
unos parámetros tecnológicos, ajustados a las condiciones de cada sistema y de
cada producto. El siguiente esquema describe las fases en el proceso.
Figura 1. Esquema del proceso de Cocción (Bello, 2000) (1) Proceso primario de
naturaleza física (2) Transferencia de energía: a) Llegada del calor desde el foco calorífico
hasta la superficie del alimento, b) Propagación del calor hacia el interior del alimento. (3)
Transferencia de masas: a) Intercambiado de componentes químicos entre el alimento y

5. el medio de cocción. b) Movimientos de moléculas dentro del alimento. (4) Proceso
secundario de naturaleza física y química: a) Efecto del calor sobre los sistemas físico
químicos y las estructuras químicas. b) Reacciones entre componentes químicos.
Puede observarse que coexisten dos procesos, claramente diferenciados: uno
primario y otro secundario. Al aplicar la energía calorífica para elevar la
temperatura del alimento, se pone en marcha un proceso considerador primario,
que es de naturaleza puramente física y afecta a dos mecanismos de transportes:
las transferencias de energía y las transferencias de masa. Lo primero resulta de
la llegada de calor a la superficie del alimento, con propagación hacia su interior.
Lo segundo es consecuencia del movimiento de moléculas que tiene lugar en el
interior del alimento y del posible intercambio de las mismas con el medio exterior.
De modo secundario, la acción del calor sobre los componentes del alimento
puede desencadenar una serie de reacciones químicas, que traen consigo
cambios, más o menos profundos, en la naturaleza del alimento: el tratamiento
térmico se puede traducir en modificaciones que afectan a los sistemas
fisicoquímicos y a las estructuras químicas de los componentes.
En la práctica, tanto uno como otro fenómeno se encuentran influidos por diversos
factores:
Fenómeno A: la velocidad a la cual el calor es absorbido en la superficie del
alimento está determinada por factores, que difieren según la transferencia de
calor al alimento.
En esta metodología, la velocidad de transmisión de calor depende de dos
factores:
 La temperatura de la superficie caliente
 Del área de contacto entre el alimento y la superficie caliente
Fenómeno B. Son varios los factores que pueden ser señalados como
determinantes de la velocidad de conducción de calor hacia el centro del alimento.
Entre ellos cabe destacar los siguientes:

6. - La velocidad de evaporación en la superficie del alimento
- La temperatura de la superficie
- El espesor del alimento
- La relación área superficie/volumen: cuanto mayor sea la superficie existen
más posibilidades de disponer de mayor cantidad de calor
- La distancia la centro del alimento: los alimentos delgados requieren
tiempos de cocción más cortos que los gruesos.
En todo proceso de cocción se tiene que alcanzar un cierto equilibrio entre la
absorción de energía en la superficie del alimento y la conducción de la energía
térmica hacia el interior del alimento.
El calor puede llegar a la superficie del alimento a través de alguno de los dos
mecanismos siguientes: (Bello, 2000)
- Por conducción, a partir de una superficie calentada
- Por convección, en el caso de un fluido caloportador
La conducción es un medio de transferencia de energía de las partículas más
energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como
resultado de interacciones entre esas partículas. La conducción puede tener lugar
en los sólidos, líquidos o gases. La velocidad de la conducción de calor a través
de un medio depende la configuración geométrica de este, su espesor y el
material de que este hecho, así como de la diferencia de temperatura a través de
él.
Los experimentos han demostrado que la velocidad de la transferencia de calor,
Q, a través de la pared se duplica cuando se duplica la diferencia de temperatura
∆𝑇 de uno a otro lado de ella, o bien se duplica el área A perpendicular a la
dirección de la trasferencia de calor; pero se reduce a la mitad cuando se duplica
el espesor L de la pared. Por tanto, la velocidad de la conducción de calor a través
de una capa plana es proporcional a la diferencia de temperatura a través de esta
y al área de trasferencia de calor, pero es inversamente proporcional al espesor de
esa capa; Ecuación 1.

7. 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 =
(Á𝑟𝑒𝑎)(𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 )
𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟
(Ec.1)
O bien,
𝑄̇ 𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑘𝐴
𝑇1 − 𝑇2
∆𝑥
= −𝑘𝐴
∆𝑇
∆𝑥
En donde la constante de proporcionalidad k es la conductividad térmica del
material, que es una medida de la capacidad del material para conducir calor.
(Yunus, 2004)
Acción del calor sobre los componentes químicos
La cantidad de calor que recibe un alimento durante su cocción puede tener como
efectos secundarios el desarrollo de una serie de fenómenos, tanto físicos como
químicos, que sin duda alguna afectan a la calidad del alimento, porque inciden
sobre sus características organolépticas (liberación de jugos, cambios en los
factores de apariencia), nutritivas (coagulación de las proteínas, disolución de
compuestos químicos, reblandamiento de fibras) y sanitarias.
El estudio de unos y otros tipos de cambios ha permitido aclarar los diversos
parámetros que les son determinantes. Entre ellos están:
 El binomio tiempo-temperatura.
 La actividad del alimento.
Se ha comprobado que la mayor parte de los cambios cualitativos que acontecen
en un alimento durante su tratamiento térmico se aceleran cuando aumenta la
temperatura. También es un hecho cierto que, para una temperatura determinada,
aparecen diferencias relacionadas con los tiempos de cocción. Así, tiempos
excesivos y temperaturas demasiado elevadas provocan cambios que pueden
llegar a ser muy negativos para la calidad del alimento.

8. OBJETIVO
Interpretar la evolución de las temperaturas durante la cocción del chayote,
sometido a la conducción termica exterior.
MATERIALES
 Parrilla o mechero de calentamiento
 Rejilla de asbesto
 Computadora Laptop
 3 Termopares
 Termometro de mercurio
 Agua como fluido de trabajo
 Chayote
 Cronometro
 Recipiente de metal
 Pinzas para soporte
 Vernier
METODOLOGÍA
Evaluar las caracteristicas del material experimental
Determinar el area de intercambio de calor del chayote A (m2), el espesor de su
pared (e, m) y la masa que contiene(m, kg).
Registrar estos datos en el Cuadro 1.
Cuadro 1. Caracteristicas del sistema de prueba
Parametro Sistema (chayote)
A (m2)
e (m)
m (kg)

9. Preparacion del material de experimentación
Armar el sistema, en el chayote introducir 3 termopares, 2 colocados a 1.5 y 3 cm
respecto a la superficie y el tercero en el corazon del chayote.
Colocar el recipiente de metal sobre la rejilla con el mechero, posteriormente
llenarlo con 1 L del fluido de trabajo e introducir el chayote.
Toma de datos
Calentar hasta ebullicion, con el uso del mechero . Durante el proceso de coccion
del chayote se registrara la variacion de temperaturas en los lugares donde fueron
ubicados los termopares, en intervalos de 2 minutos, durante aproximadamente 30
minutos. Los datos se registran en el Cuadro 2:
Cuadro 2. Registro de datos de temperatura en el chayote.
t (min) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
.
.
.
30

10. Graficar los datos obtenidos (temperatura vs tiempo).
Analisis de datos
Calcular el valor de la velocidad de conducción con los datos experimentales y el
uso de la ecuacion (1).
Concluir con base en los resultados obtenidos.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
SEPTIEMBRE OCTUBRE
Actividad 23 24 25 01 02 03 al
11
14 al
18
31
Realizar oficio para solicitar material
para realizar el experimento
X
Toma de muestra X
Montar el equipo X
Realización de experimento X
Entrega de material X
Organizar datos X X
Análisis de datos X
Elaboración de cartel X
Exposición X

11. BIBLIOGRAFÍA
 Bello Gutiérrez José. 2000. Ciencia y tecnología culinaria. Ediciones
Díaz de Santos. P. p. 288.
 Christie John Geankoplis. 2010. Procesos de transporte y principios
de procesos de separación. Grupo editorial Patria. Cuarta Edición.
Pp. 1021
 Esplugas Vidal S., Chamarro Aguilera M. E. 2005. Fundamentos de
transmisión de calor. Ediciones Universitat Barcelona. P. p. 159.
 Gil Martínez Alfredo. 2010. Técnicas culinarias.Edicones AKAL. P.p.
128.
 Ibarz Alber. 2005. Operaciones unitarias en la ingeniería de
alimentos. Mundi-Prensa Libros. P.p. 865.
 R.B.Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot. 2003. Fenómenos de
transporte. Editorial reverté, s.a.
 Gamboa William. 2005. Producción agroecológica: una opción para
el desarrollo del cultivo del chayote (Sechium edula (Jacq.) Sw.).
Editorial Universidad de Costa Rica. P.p. 219.
 Yunus A. Cengel. 2004. Transferencia de calor. Segunda Edición.
McGraw-Hill Interamericana. P.p.783.
 http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/ae620s/
pfrescos/CHAYOTE.HTM
 Equipack. 2004. Published by Reed Business Information Spain. No.
103. 92 pages.