Modelado matemático del proceso de recubrimiento de alimentos por inmersión utilizando un fluido newtoniano generalizado II. Validación experimental y análisis de sensibilidad

PERALTA, JUAN MANUEL; MEZA, BARBARA ERICA; ZORRILLA, SUSANA ELIZABETH

Rosario

Congreso; XIV Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología de Alimentos; 2013

Uno de los métodos utilizados para recubrir alimentos con una película comestible es el denominado recubrimiento por inmersión. Este proceso consiste en la generación de una película de un material líquido sobre un sustrato sólido, sumergiendo el sustrato en un recipiente que contiene el fluido. El procedimiento se completa retirando el sustrato del recipiente para que, por drenado del fluido, se complete la formación de la película. El objetivo del presente trabajo fue realizar la validación experimental y estudiar la sensibilidad de un modelo matemático de las variables fluidodinámicas en un proceso de recubrimiento de alimentos por inmersión propuesto por los autores y presentado en este congreso en un trabajo complementario como Parte I. Para ello, se consideró una placa plana cuasi-vertical como sustrato, suponiendo que las fuerzas gravitacionales y las fuerzas viscosas son significativas para definir los fenómenos. La relación entre las tensiones y las velocidades de deformación fue descripta por medio del modelo de Herschel-Bulkley generalizado de 4 parámetros. Se realizó la validación del modelo con datos de espesores promedio de películas de chocolate para 24 condiciones experimentales por triplicado obtenidos de la bibliografía. Las películas de chocolate analizadas variaron en su granulometría y en el tipo y cantidad de emulsionante utilizado durante su preparación. Además, se realizó un análisis de sensibilidad del modelo matemático para la etapa de extracción del sustrato luego de la inmersión y para la etapa de drenado del material. En ambas etapas, se estudió el efecto de las variables del sistema: índice de consistencia (K), tensión de fluencia (tau0), velocidad de extracción del sustrato (Up), primer índice de comportamiento (n), segundo índice de comportamiento (m), densidad de la película (ro), ángulo de inclinación del sustrato (tita), y espesor de la película (h), sobre los perfiles de velocidad en la película, la velocidad de extracción del sustrato, el espesor local y promedio de la película. Por un lado, los resultados obtenidos para la etapa de validación indicaron que los valores de error de predicción (expresados como RMSE) fueron en promedio 0,3 mm para un rango de espesores entre 0,6 y 4,6 mm, resultando satisfactorios. Por otro lado, los resultados relacionados a la etapa de análisis de sensibilidad para la etapa de extracción del sustrato, mostraron que un aumento en los valores de K, tau0, Up, n y una disminución de ro, tita, h y m producen un perfil relativamente más plano, originando un retraso en el descenso de la película. Además, durante el análisis de sensibilidad para la etapa de drenado, se observó que un aumento de los valores de K, tau0, n y una disminución de ro, tita y m, producen un aumento de los espesores locales y promedio de las películas. Finalmente, un aumento en tauo y una disminución en n, ro y tita producen películas con una altura más homogénea.