Práctica No. 1 Pasteurización

8/20/2019 Práctica No. 1 Pasteurización

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PASTEURIZACIÓN

OBJETIVOS

1. Aprender el manejo de un intercambiador de calor Alta Temperatura -Corto Tiempo y determinar el tiempo de residencia de un líquido (leche,

jugos, etc.) dentro del tubo de retencin.!. "eali#ar c$lculos de trans%erencia de calor y e&ciencia t'rmica del

proceso.. stablecer di%erencias de uso de los tipos de bombas para el mo*imiento

de +uidos.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

a pasteuri#acin se de&ne como el proceso t'rmico en el que la

aplicacin de calor, logra la destruccin del 1 de los microorganismospatgenos presentes y apro/imadamente el 00 de los no patgenos adem$sde inacti*ar en#imas naturales, pre*iniendo así reacciones indeseables duranteel almacenamiento del producto.

l proceso de pasteuri#acin de la leche se %unda en dos hechos2

a) a Mycobacterium Tuberculosis es la m$s resistente al calor de todas lasbacterias patógenas de la leche.

b) Todos los bacilos causantes de la tuberculosis, se destruyen a causa delas condiciones de tiempo y temperatura que se establecen.

n la pasteuri#acin e/isten %actores importantes que son el tiempo y latemperatura y en base a esto se deri*an *arios tipos de pasteuri#acin2

1. 3asteuri#acin lenta2 T4T a leche se calienta a 5! 6C durante minutos (como mínimo).

!. 3asteuri#acin r$pida2 4T7T a temperatura a que se debe someter la leche es de 8!

6C por un

tiempo de 19 segundos.

. 3asteuri#acin ultra r$pida2 :4T n este proceso la temperatura se ele*a hasta 15

6C (o temperaturas

mayores) manteni'ndola durante 1 ! segundos.

:n par$metro que se utili#a con &nes pr$cticos, para saber si una lecheha sido pasteuri#ada adecuadamente, es la presencia de %os%atasa en ella lacual es una en#ima natural de la leche que por ser de car$cter proteico es


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desnaturali#ada al ser sometida a una temperatura durante un tiempodeterminado.

a en#ima presenta una resistencia t'rmica un poco mayor que elMycobacterium Tuberculosis por lo que destruyendo la en#ima se asegura ladestruccin del microorganismo.

a ciencia de la trans%erencia de calor est$ relacionada con la ra#n deintercambio de calor entre cuerpos calientes y %ríos llamados %uente y receptor.

; en esto se basa el equipo de pasteuri#acin de intercambiadores de calor deplacas. n un intercambiador de calor de placas, si los +uidos entran pore/tremos distintos y circulan a tra*'s de la unidad en sentidos contrarios sedenomina fujo en contaco!ente. ste tipo de +ujo es el m$s utili#ado.

7i los +uidos entran por el mismo e/tremo del intercambiador y circulanen el mismo sentido hacia el otro e/tremo se dice que el +ujo es enco!entes paa"e"as#

l tratamiento cuantitati*o de los problemas de transmisin de calor sebasa en los balances de energía y en las *elocidades de transmisin de calor.n los balances de energía hay que incluir un t'rmino por medio del cual sedetermina el de p'rdidas de calor a este t'rmino se le llama e$c!enc!at%&!ca 'e" e(u!po#

a e&ciencia de un intercambiador es la relacin entre la *ariacin de latemperatura del +uido que puede alcan#ar como límite la temperatura deentrada del otro y la *ariacin m$/ima posible.

l intercambiador de calor de placas, es un intercambiador compacto(hay mayor $rea de trans%erencia de calor por unidad de *olumen) el $rea detrans%erencia de calor consiste en cierto n


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n donde2 Apl = @rea de una placa = .!0m!

os elementos encargados de reali#ar la aportacin de energía en %orma detrabajo mec$nico para el mo*imiento de +uidos por conducciones reciben losnombres de bombas, normalmente se utili#an con +uidos líquidos, pastosos ono netonianos, poco o nada compresibles, y se clasi&can en tres grupos2

Bombas de despla#amiento positi*o (alternati*o o rotati*o) Bombas centrí%ugas Bombas especiales

a eleccin de la bomba idnea para una aplicacin dada, depende denumerosos %actores como considerar el tipo de bomba en %uncin de la presinde descarga y del caudal a despla#ar, así como tambi'n la *iscosidad del+uido, la presencia de partículas (concentracin y tamao) y la presin de*apor en el caso concreto de las bombas centrí%ugas, por


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os intercambiadores de calor a placas consisten en delgadas planchascorrugadas, empaquetadas (g$squet I desmontables con juntas) obien soldadas con Cobre. as placas son apretadas unas contra otras%ormando el paquete de placas dentro de un bastidor, en el que el +ujo deproducto se encuentra en canales alternos y el ser*icio entre los canalesdel producto.

ntre las placas del intercambiador de calor se %orman canales y los ori&cios de las esquinas est$n dispuestos de manera que los dos líquidoscirculen por canales alternos. l calor se trans& ere por la placa entre loscanales. 3ara incrementar la e& ciencia al m$/imo se genera un + ujo encontracorriente. a corrugacin de las placas pro*oca un + ujo entorbellino que aumenta la e& ciencia de intercambio t'rmico y protege laplaca contra la presin di%erencial.

DCu$l es la manera de representar el arreglo de los canales de unintercambiador de calor de placasFA contracorriente.

DJe qu' manera se calcula el calor ganado y cedido durante latrans%erencia de calorF

DEu' es y cmo se calcula la e&ciencia t'rmica del procesoFa e&ciencia es el porcentaje que representa la relacin del desempeoreal del equipo con respecto al desempeo ideal (m$/imo) del equipo.

DEu' es y cmo se calcula el coe&ciente global de trans%erencia de calore/perimentalF

DEu' son los %actores de incrustacin, porqu' es necesario considerarlosFa incrustacin es el proceso en el cual un material no deseado sedeposita sobre una super&cie. s importante considerar la %ormacin dedepsitos de incrustacin en intercambiadores de calor ya que es lamayor causa de reduccin de e&ciencia y capacidad del sistema decalentamiento.

http://www.hrs-heatexchangers.com/es/productos/componentes/intercambiadores-de-calor-de-placas/icp-desmontables-con-juntas/default.aspxhttp://www.hrs-heatexchangers.com/es/productos/componentes/intercambiadores-de-calor-de-placas/icp-soldadas/default.aspxhttp://www.hrs-heatexchangers.com/es/productos/componentes/intercambiadores-de-calor-de-placas/icp-soldadas/default.aspxhttp://www.hrs-heatexchangers.com/es/productos/componentes/intercambiadores-de-calor-de-placas/icp-desmontables-con-juntas/default.aspx


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DCmo se obtiene la e&ciencia del intercambiadorF

DEu' características tienen las bombas centrí%ugas, que aplicacionestienenFa característica principal de la bomba centrí%uga es la de con*ertir laenergía de una %uente de mo*imiento (el motor) primero en *elocidad (oenergía cin'tica) y despu's en energía de presin.

/isten bombas centri%ugas de una y *arias etapas.

as bombas centri%ugas sir*en para el transporte de líquidos quecontengan slidos en suspensin, pero poco *iscosos. 7u caudal esconstante y ele*ado, tienen bajo mantenimiento. stetipo de bombas presentan un rendimiento ele*ado para un inter*alopequeo de caudal pero su rendimiento es bajo cuando transportanlíquidos *iscosos

DCu$les son las características de bombas de despla#amiento positi*o,qu' *entajas o%recen y para qu' aplicacin son usadasFas bombas hidrost$ticas de despla#amiento positi*o son los elementosdestinados a trans%ormar la energía mec$nica en hidr$ulica. stas bombasson aquellas que suministran la misma cantidad de líquido en cada ciclo ore*olucin del elemento de bombeo, independiente de la presin queencuentre el líquido a su salida.stas bombas guían al +uido que se despla#a a lo largo de toda sutrayectoria, el cual siempre est$ contenido entre el elemento impulsor,que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo,etc., y la carcasa o el cilindro. Kl mo*imiento del despla#amientopositi*oL consiste en el mo*imiento de un +uido causado por ladisminucin del *olumen de una c$mara. 3or consiguiente, en unam$quina de despla#amiento positi*o, el elemento que origina elintercambio de energía no tiene necesariamente mo*imiento alternati*o('mbolo), sino que puede tener mo*imiento rotatorio (rotor).

*ATERIA+ , E-UIPO

• Gntercambiador de calor 4T-7T• Cronmetro• 3robetas de 1 ml• 3anel de control del pasteuri#ador


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• Mle/metro

PROCEDI*IENTO

A""A?E: J 3A7T:"GNAJO"2

1. Colocar el interruptor principal del panel de control en la posicin O?.

!. 3oner en marcha el compresor. (3resin de aire en el compresor de 5 a 0PgIcm).

. lenar la pierna de *apor con agua y cerrar la lla*e de alimentacin delagua al constatar que el agua sale por la tubería al drenaje.

Q. lenar el tanque de alimentacin con agua.

9. 3oner en marcha la bomba de agua caliente y abrir la *$l*ula de *apor yestablecer la temperatura requerida.

5. 3oner en marcha la bomba del +uido a pasteuri#ar.

8. :na *e# que el agua alcan# la temperatura de proceso, comen#ar arecircularla. Colocar en autom$tico el control de la *$l*ula de des*iacinde +ujo.

R. Tomar una muestra (1 ml) de líquido ya pasteuri#ado, registrando eltiempo necesario para obtener el *olumen deseado. Hedir la presin de+ujo para cada corrida así como las temperaturas requeridas.

0. Sariar las re*oluciones del motor de la bomba del +uido a pasteuri#ar,para *ariar el +ujo de 'ste es necesario jalar la perilla que se encuentraen la parte posterior de la bomba del producto y cambiar denumeracin. Tomar nue*amente otra muestra por duplicado o triplicadoseg


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9. Apagar el interruptor principal.

5. Jesarmar el pasteuri#ador para drenar posible agua que haya quedadodentro.

8. Hedir la longitud, accesorios y $rea de seccin trans*ersal del tubo deretencin.

DATOS

NECESARIOS

• Temperatura de trabajo en 6C.• Temperaturas del +uido transmisor y receptor de calor en cada seccin

del pasteuri#ador.• Temperaturas de entrada y salida del agua de en%riamiento.• Tiempo en segundos necesario para llenar un *olumen de 1 ml para

cada uno de los +ujos.• ongitud del tubo de retencin (m) y accesorios de la tubería.

• @rea de seccin trans*ersal del tubo de retencin (m!).• 3resiones de cada uno de los +ujos.

RESU+TADOS

1. laborar un diagrama de +ujo del sistema anotando cada una de suspartes.

!. laborar una tabla de datos e/perimentales incluyendo2 +ujos m$sicos,temperaturas en cada seccin del intercambiador, tiempo en segundosnecesario para llenar un *olumen de 1 ml y presin para cada +ujo.

. Gn*estigar la ?OH-1RQ-77A1-!! y declarar qu' condiciones de procesodeben cumplir los productos que se someten a pasteuri#acin yultrapasteuri#acin.

Q. Obtener para cada +ujo2a) l *olumen manejado por el pasteuri#ador por unidad de tiempo

(m).

b) a *elocidad del +uido dentro del tubo de retencin di*idiendo elgasto *olum'trico obtenido anteriormente, entre el $rea de seccin trans*ersaldel mismo (mIseg)

Aea secc# Tans.esa" / 0 '123

c) l tiempo de residencia dentro del tubo de retencin para cada +ujo.


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9. Calcular la longitud equi*alente necesaria, para tener en cada +ujo los19 segundos requeridos en la pasteuri#acin Alta temperatura - Corto

Tiempo.

5. laborar una gr$&ca de presin (PgIcm!) contra +ujo o gasto

*olum'trico (mIs)

8. laborar una gr$&ca de presin (PgIcm!) contra tiempo de residencia enel tubo de retencin en segundos.

R. Calcular para la seccin de en%riamiento y regeneracin delintercambiador2

a. Calor ganado y Calor cedido. Eg = m cp T Ec = m cp T

b. &ciencia t'rmica. = (Eg I Ec) 1

0. Obtener el Coe&ciente global de trans%erencia de calor e/perimental.:e/p = EgI A T ($rea de una placa .!0m!)

1.Calcular la &ciencia del intercambiador.4 ca"enta&!ento / 5Ts6 7 Te6 2 Tec 7 Te68 9::4 en6!a&!ento / 5Tec 7 Tsc 2 Tec 7 Te68 9::

11."eportar los resultados en una tabla.

1!.Considerar si la bomba del equipo es ideal para el manejo de estos+uidos, DEu' *entajas y des*entajas o%receF Uusti&car su respuesta.

1.DEu' tipo de bomba se recomienda para el transporte de +uidosaltamente *iscosos y cuando el +uido por necesidades de asepsiae/tremas no puede entrar en contacto con los elementos de la bombaF

1Q.3resentar conclusiones de la pr$ctica.

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