Modelado matemático de un sistema de hidrofluidización usando esferas móviles II. Transferencia de energía, niveles turbulencia y dispersión

ORONA, J. D.; ZORRILLA, S. E.; PERALTA, J. M.

Cordoba

Congreso; V Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; 2014

Ministerio de Industria, Comercio, Minería y Desarrollo Científico Tecnológico de la Provincia de Cordoba

La hidrofluidización (HF) es un método de congelación de alimentos que consiste en el bombeo de un líquido refrigerante en dirección ascendente a través de orificios o boquillas hacia un recipiente, generando chorros sumergidos de líquido en contacto directo con los productos alimenticios y produciendo un medio altamente turbulento con altos coeficientes de transferencia superficial. El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto de las principales variables geométricas y operativas sobre la transferencia de energía, los niveles de turbulencia y de dispersión de las esferas en un sistema de hidrofluidización teniendo en cuenta el movimiento del alimento. Los balances de momento y materia en el fluido y en las esferas fueron planteados usando una combinación de dinámica de fluidos computacional (CFD) y métodos de fase discreta (DPM) y elementos discretos (DEM). El sistema de HF estudiado, junto con los parámetros, las variables operativas usadas y su discretization computacional, fue el descripto en la parte I del presente trabajo. El modelo se validó con datos de transferencia de energía extraídos de un estudio previo usando esferas estáticas. Se estudiaron los coeficientes locales y promedio de transferencia superficial de energía, los niveles de turbulencia y de dispersión de las esferas. Los resultados mostraron que el número de esferas, el número de orificios y la velocidad de fluido en los orificios afectaron apreciablemente las variables estudiadas. Los resultados representaron correctamente la física del sistema y permitieron obtener mejores explicaciones para situaciones más complejas (mayor número de esferas y orificios). El modelo utilizado muestra la importancia de la combinación de la dinámica de fluidos computacional junto con métodos que estimen la interacción entre partículas para modelar las principales transferencias en un sistema de hidrofluidización. Finalmente, se destaca que la metodología puede ser adecuada para aplicaciones donde el arreglo de las partículas y la densidad de empaque son variables críticas, tales como el procesamiento térmico de líquidos conteniendo partículas sólidas de alimento.