CIDCA   05380
CENTRO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN CRIOTECNOLOGIA DE ALIMENTOS
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DE ALIMENTOS: SU DETERMINACIÓN Y APLICACIÓN EN LA SIMULACIÓN DE TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
Autor/es:
M.V. SANTOS; V. VAMPA; A. CALIFANO; N ZARITZKY
Lugar:
Huerta Grande, Córdoba
Reunión:
Congreso; II Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos - RITeQ 2010; 2010
Resumen:
El conocimiento de
las propiedades termofísicas de alimentos tales como conductividad térmica,
calor específico y densidad, son de gran importancia cuando se requiere simular
numéricamente procesos de transferencia de energía. Generalmente durante el
enfriamiento o calentamiento de alimentos la ecuación diferencial a derivadas
parciales de conducción de calor se puede resolver con coeficientes constantes.
Sin embargo durante la congelación o descongelación se produce un cambio de fase en el material, que tiene
lugar en un intervalo de temperaturas que modifica las propiedades
termofísicas; el calor específico aparente que incluye el calor latente
presenta una funcionalidad cuasi Delta Dirac, lo cual conlleva a que el
problema sea altamente no-lineal.
En el presente
trabajo se estimó por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) el calor
específico aparente y la entalpía de dos materiales alimenticios con diferente
composición y humedad: masa cruda a base de harina de trigo y carne picada
cocida. Trabajando con DSC entre -50 y 100º C, a través de la curva endotérmica
de descongelación se pudo estimar además la cantidad de agua ligada, punto
inicial de fusión, calor latente de fusión, punto inicial de congelación y la
temperatura del pico de fusión.
Se desarrolló una
formulación matemática utilizando el método de los elementos finitos para
simular computacionalmente la transferencia de energía en procesos de
refrigeración y congelación de alimentos. Para procesos no-lineales como la
congelación se aplicó una transformación de variables en entalpía y función de
Kirchhoff que permite resolver de manera eficaz el problema con la ventaja de
obtener simulaciones en tiempos mínimos de ejecución de máquina.
Se simuló por un
lado la refrigeración de un producto alimenticio heterogéneo de geometría
irregular en condiciones de transferencia de energía tridimensional de interés
para la industria procesadora de alimentos pre-elaborados, como es el caso de
empanadas. Se utilizaron las propiedades térmicas de cada fase previamente
medidas, masa cruda y carne picada cocida. Se realizaron experimentos de
refrigeración de este producto en cámara registrando las temperaturas del
alimento mediante termocuplas conectadas a un adquisidor. Los datos
experimentales concordaron satisfactoriamente con las salidas numéricas del
código siendo las diferencias máximas en valor absoluto entre las temperaturas
predichas y experimentales menores a 1.3ºC. También se modeló la
congelación de cilindros finitos y alimentos de geometría irregular (sólido de
revolución) introduciendo los datos experimentales de entalpía en función de
temperatura. Las temperaturas predichas por el modelo ajustaron satisfactoriamente los datos experimentales. Asimismo se analizó
el efecto del contenido de agua de los alimentos en las propiedades físicas, y
la simultánea influencia del coeficiente de transferencia calórica en los
tiempos de congelación.