RESPONSABLE: Co RESPONSABLES: Nuevo Chimbote - Perú 2012

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1 RESPONSABLE: Co RESPONSABLES: Nuevo Chimbote - Perú 2012

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3 Introducción Es uno de los frutos más populares y disponible durante todo el año, es tradicionalmente conocida como la fruta de la salud. Además de su consumo directo se suele utilizar para fabricar productos como compotas de manzanas, zumos, jaleas, pasteles, vinos, vinagres entre otros. La reología ha sido definida como el estudio de la deformación y flujo de las materias primas sin procesar, los productos intermedios o semielaborados y los productos finales de la industria alimentaria.

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5 Objetivos El objetivo del proyecto fue caracterizar el comportamiento al flujo de pulpa simple y concentrada de manzana (Phyrus malus L.) variedad San Antonio, haciendo uso de un reómetro de cilindros concéntricos.

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7 Manzana (Phyrus Malus L.) Es una de las frutas más enriquecedoras y completas de la dieta. Un 85% de su composición es agua. Aporta hidratos de carbono. Posee aminoácidos esenciales como la cisteína. Fruto del manzano, árbol de la familia de las Rosáceas. Hay más de 7500 variedades de manzanas. Reologia en fluidos alimentarios La reologia tiene que ver con la deformación y el flujo de la materia. El comportamiento reologico de los alimentos es muy complejo y desempeña un papel importante en muchos sistemas de procesos. Las necesidades de conocer la reologia en la industria de los alimentos son: Calculo y diseño en ingeniería. Control de calidad en la línea de producción y producto final. Test de vida útil. Evaluación de textura de alimentos para correlacionarlos a datos sensoriales.

8 Fluidos No Newtonianos independientes del tiempo Fluidos Newtonianos l l Líquidos cuyos coeficientes de viscosidad son constantes. Cuando el fluido es sometido a esfuerzos de corte (σ) se desarrollan relaciones de deformación directamente proporcionales a la velocidad de deformación. l l l η η:, No presentan proporcionalidad entre la relación de deformación y el esfuerzo de corte. La viscosidad recibe el nombre de viscosidad aparente y es función de la relación de deformación. Fluidos plásticos, que pueden presentar cierta elasticidad por debajo de un determinado umbral de presión de corte.. l Los fluidos newtonianos, por definición, presentan una línea recta que relaciona σ -, con intercepto cero y pendiente igual a η. Reogramas de fluidos alimentarios: Newtonianos y no newtonianos independientes del tiempo

9 Fluidos No Newtonianos dependientes del tiempo La viscosidad aparente varía no sólo con el esfuerzo de corte. Para un esfuerzo de corte constante, varían con el tiempo de duración de la relación de deformación. Se clasifican en: Tixotrópicos: La viscosidad disminuye con el tiempo manteniendo el esfuerzo de corte constante. Reopecticos: La viscosidad aumenta con el tiempo, cuando el esfuerzo de corte permanece constante. Reogramas de fluidos alimentarios: No newtonianos dependientes del tiempo Fluidos Alimentarios Tixotrópicos Fluidos Alimentarios Reopecticos

10 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO REOLOGICO l EFECTO DE LA TEMPERATURA: Para este efecto que produce la temperatura, se utiliza la ecuación tipo Arrhenius: En fluidos newtonianos η es la viscosidad y en No Newtonianos se utiliza el índice de consistencia k. l EFECTO DE LA CONCENTRACION: Donde, C es el contenido en solidos del fluido y, a y b son parámetros determinar a partir de los datos de variación de viscosidad. l EFECTO COMBINADO T - []: Las ecuaciones que generalmente se utilizan son: Dos tipos de correlaciones o modelos matemáticos para considerar el efecto de la concentración en la viscosidad: Modelos Potencial y Exponencial

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12 Materia Prima: Manzana variedad san Antonio, proveniente del Caserío de Pariacoto, Distrito Yautan de la Provincia de Casma. Equipos: Rheometer R/S plus Cilindro concéntrico y spins Brixometro Rotavapor Vertical con sistema de vacío Stomacher

13 ROTAVAPOR VERTICAL Presión de vacío = 85 mbar Tº de calefacción = 65ºC Rotación = 500 rpm MATERIA PRIMA ESCALDADO PULPEADO HOMOGENIZADO TAMIZADO Caserío Pariacoto, Distrito Yautan Provincia de Casma. Tº = 80ºC Tiempo = 5min Stomacher Adición de Acido Cítrico 0,5% Medición de ºBx MUESTRAS SIN CONCENTRAR EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO REOLOGICO CONCENTRADO Reómetro RS PLUS Nº de spin = CC40 (muestras sin concentrar) Nº de spin = CC25 (muestras concentradas) Tºs = 10, 20, 30, 40, 50, 70 y 80ºC Tiempo por lectura = 2min Rango de velocidad de deformación = seg -1 ANALISIS DE DATOS Ajuste de datos con Statgraphics 5.0

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15 RESULTADOS Figura 3: Reograma mostrando el efecto de la temperatura en pulpa de manzana sin concentrar (11 Brix) Esfuerzo cortante (Pa) T =10 C T =20 C T =30 C T =40 C T =50 C T =60 C T =70 C T =80 C Velocidad de deformación (1/s)

16 RESULTADOS En la Tabla 1 y 2 se muestran los valores de los parámetros de la ley de la potencia para 2 concentraciones de pulpa de manzana. El modelo de la ley de la potencia describe adecuadamente el comportamiento al flujo de la pulpa de manzana (R 2 >O,99 en todos los casos). Tabla 01: Valores de las constantes de la ley de la potencia de pulpa de manzana sin concentrar (11 Brix) a distintas temperaturas Temperatura Indice de consistencia Indice de comportamiento R 2 Desviacion Estandar ºC K (Pa.s n ) n

17 RESULTADOS Figura 3: Efecto de la temperatura en los parametros reologicos de la pulpa de manzana sin concentrar (11 Brix) Índice de consistencia (Pa.sn) Índice de comportamiento

18 RESULTADOS Figura 4: Reograma mostrando el efecto de la temperatura en pulpa de manzana concentrada (17 Brix) Esfuerzo Cortante (Pa) Velocidad de deformación (1/s) T =10 C T =20 C T =30 C T =40 C T =50 C T =60 C T =70 C T =80 C

19 RESULTADOS En la Tabla 1 y 2 se observa que, para una misma concentración, el aumento de temperatura da lugar, en todas las muestras, a una disminución del índice de consistencia. Los valores del índice de comportamiento al flujo obtenidos para éste parámetro confirman el carácter claramente pseudoplástico para la pulpa de manzana sin concentrar como concentrada. Tabla 02: Valores de las constantes de la ley de la potencia de pulpa de manzana concentrada (17 Brix) a distintas temperaturas Temperatura Índice de consistencia Índice de comportamiento R 2 Desviacion Estandar ºC K (Pa.s n ) n

20 RESULTADOS Figura 3: Efecto de la temperatura en los parametros reologicos de la pulpa de manzana sin concentrar (17 Brix) Índice de consistencia (Pa.sn) Índice de comportamiento

21 RESULTADOS Efecto de la Temperatura Para líquidos que siguen la ley de la potencia se puede utilizar el índice de consistencia, en lugar de la viscosidad aparente, para determinar el efecto de la temperatura en el comportamiento reológico. Mediante un ajuste no lineal de los datos del índice de consistencia de la Tabla 2 a la ecuación de Arrhenius se han obtenido los valores de las energías de activación al flujo y de la constante ll", del cremogenado de melocotón para distintas concentraciones en sólidos solubles estudiadas (Tabla 3) Los valores de Ea obtenidos son bajos, lo que indica que, dentro del intervalo estudiado de 10 C a 80 C, la temperatura ejerce una escasa influencia sobre el comportamiento reológico de pulpa de manzana. Tabla 3: Efecto de la temperatura sobre el índice de consistencia de la pulpa manzana sin concentrar y concentrada. Parámetros de la ecuación de Arrhenius. Concentración Brix Sin concentrar (11 Brix) Concentrada (17 Brix) E a K 0 (kj/mol) (Pa.s n ) R

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23 CONCLUSIONES La pulpa de manzana estudiada presenta, en el rango de temperaturas y concentraciones estudiadas, un comportamiento pseudoplástico que puede describirse mediante el modelo de la ley de la potencia. El efecto de la temperatura sobre la variación del índice de consistencia puede describirse mediante una ecuación tipo Arrhenius. Además, se observa que al aumentar el contenido en sólidos solubles de la pulpa disminuye el valor de las energías de activación. Para una concentración determinada el aumento de la velocidad de deformación disminuye la energía de activación al flujo.

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