power point de las propiedades térmicas de alimentos

1. Enrique Alfonso Cabeza Herrera.
Ph.D en Ciencia yTecnología de los Alimentos
Especialista en Protección de Alimentos
Departamento de Microbiología
Universidad de Pamplona

2.  El calor puede transmitirse a través de un
medio material o en ausencia de él. La gran
variedad de alimentos que se procesan
mediante cambiadores de calor suelen
plantear a menudo problemas específicos
propios, por lo que en cada caso deben
tenerse en cuenta lo siguiente:

3. 1.1. Propiedades térmicas:Propiedades térmicas: calor específico,
conductividad térmica y difusividad de los
alimentos y materiales.
2.2. Mecanismo de transmisión de calor:Mecanismo de transmisión de calor:
Conducción, convección, radiación.
3.3. Estado estacionario y no estacionarioEstado estacionario y no estacionario

5. Cantidad de calor ganado o
perdido por una unidad de peso
de producto para provocar un
determinado incremento de
temperatura, sin que tenga
lugar un cambio de estado

6. Q
Cp =
M (ΔT)
KJ
Cp =
Kg
ºC
Cp = Calor específico
Q = Calor ganado o perdido (Kj)
M = Masa (Kg).
ΔT = incremento de temperatura del material (ºC)

7. El calor específico de un producto depende de:
1. Composición.
2. Humedad.
3. Temperatura.
4. Presión.
Cp1
= 1,675 + 0,025w(Productos cárnicos con Humedad entre 26 y 100%)
(Zumos de frutas con Humedad mayor al 50%)
Cp2
= 1,424mc + 1,549mp + 1,675mf + 0,837ma + 4,187mm
1= w es el contenido en agua expresada en %
2= m es la fracción en peso
http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/search/

8. Ejercicio 1. Predecir el calor específico de un alimento-
modelo con la siguiente composición: hidratos de
carbono 40%, proteínas 20%, grasa 10%, cenizas 5%
y humedad 25%. Respuesta: 2,14 Kj/Kg*ºC.
Cp = 1,424mc + 1,549mp + 1,675mf + 0,837ma + 4,187mm

9. Medida de la velocidad con la que el calor se
transmite a través de un espesor unidad de
ese material cuando existe un gradiente de
temperatura unidad entre sus extremos.
La conductividad provee un medio para
cuantificar las propiedades de transmisión
de calor de los materiales sólidos.

10. (T1 – T2)
Q = kA
X
J
k =
s m ºC
Q = tasa de transferencia de calor (J/s) o (W)
k = Constante de conductividad térmica
A = Área transversal (m2
)
(T1- T2)/X = es el gradiente de temperatura (ºC/m)
Se puede expresar como Btu/h*ft*ºF; 1 Btu /h ft ºF= 1,731 W/mºC o ºK
W
k =
m ºC

11. MaterialMaterial Temperatura (ºC)Temperatura (ºC) k (W/m*ºC)k (W/m*ºC)
PlataPlata 0 428
CobreCobre 0 / 100 403 / 395
AluminioAluminio 20 218
Acero inoxidableAcero inoxidable 0 8 a 16
VidrioVidrio 0 0,1 a 1,0
HieloHielo 0 2,3
AguaAgua 0 / 20 0,573 / 0,597
AireAire 0 / 20 0,0242 / 0,0251
Alcohol etílicoAlcohol etílico 20 0,24
CarneCarne 0 0,491
Carne congeladaCarne congelada 0 1,37
AlmidónAlmidón 0 0,15
Manzana (verde / roja)Manzana (verde / roja) (20) 0,422 / 0,513

12.  Son malos conductores del calor.
 Influenciada por: composición (el agua ejerce la
mayor influencia), la presión y la temperatura.
 Algunos materiales biológicos y alimentos
preparados tienen diferentes conductividades
según la dirección que se considere, sus
propiedades están direccionalmente orientadas,
es decir son anisótropos. Ej.: carne y el pescado.
 La conductividad térmica disminuye en la
medida que el alimento se vaya secando.

13. Ecuaciones de conductividad térmica de los
Alimentos
k = 0,148 + 0,00493w(Frutas y verduras con Humedad mayor a 60%)
k = 0,08 + 0,0052w (Carnes con Humedad del 60-80% y ºT 0 y 60ºC)
k = 0,0324 + 0,3294mm (Pescado)
k = 0,564 + 0,0858mm (Sorgo)
k = 0,25mc + 0,155mp + 0,16mf + 0,135ma + 0,58mm

14.  Modelo paralelo
k = vsks + vwkw + ….. vnkn
V=Fracciónenvolumen
k=Conductividadtérmica
 Modelo perpendicular
1/k = (vs/ks) + (vwkw) + …. (vn/kn)

15. Componente k (en fracción)
Aire kair = 0,025
Proteína kp = 0,20
Carbohidrato kc = 0,245
Sólidos ks = 0,26
Grasa kf = 0,18
Agua kw = 0,6
Hielo ki = 2,24

16. Ejercicio 1. Calcular la conductividad de una
carne de ternera con un 60,1% de humedad.
Respuesta: 0,393 W/mºC.
k = 0,08 + 0,0052w

17. Ejercicio 2. Calcular la conductividad térmica
de una manzana cuya composición es 0,844
veces agua y 0,156 veces sólido (fracción de
masa), si las densidades del agua y el sólido
son 1,00 g/m y 1,59 g/m, respectivamente.
Respuesta:
0,565 W/mºC (modelo paralelo)
0,528 W/mºC (modelo perpendicular)

18.  La difusividad térmica (a) es la relación entre
la conductividad térmica y el calor específico
del producto multiplicado por su densidad.
a = k/(d*Cp) unidades de a = m2
/s
a = (J/s*m*ºC)/{(Kg/m3
)*(J/Kg*ºC)}

19.  La difusividad térmica de los alimentos da
una medida dela rapidez del cambio de
temperatura cuando hay calentamiento o
enfriamiento, es decir, cuan rápido se
calienta o enfría el alimento.
 Los materiales con difusividad alta se
calientan rápidamente, y viceverza.