Ing2 Sem 1 Evaporadores

Ingeniería de alimentos II

Evaporación
Elaborado por: MSc. Gabriela Barraza Jáuregui/Agosto 2012

Operación unitaria
• Área del proceso o un equipo donde se incorporan materiales,
insumos o materias primas y ocurre una función determinada,
son actividades básicas que forman parte del proceso.
• Por ejemplo, la producción de pulpa o el descortezado en una
fábrica de papel, o la destilación enun proceso de elaboración
de productos químicos.

Ing. Gabriela Barraza J.

Operación unitaria
• Cada operación unitaria tiene una fuerza impulsora,
un gradiente en alguna propiedad, que da cuenta del
mecanismo principal de transferencia:

Ing. Gabriela Barraza J.

Tipos

Evaporación

Evaporación
• Eliminación del vapor formado por ebullición
de una solución líquida de la que se obtiene
unasolución más concentrada.
• Alimentos: eliminación de agua de una
solución acuosa.
• Producto final: Líquido concentrado

Ing. Gabriela Barraza J.

Evaporación

PARED DEL INTERBAMBIADOR
DE CALOR

VAPOR DE
CALEFACCION
CEDE CALOR
LATENTE

LIQUIDO A
EVAPORAR

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Ejemplos
• Concentración de soluciones acuosas de
azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de sodio,
glicerina, gomas,leche y jugo de naranja.
• En estos casos, la solución concentrada es el
producto deseado y el agua evaporada suele
desecharse

Ing. Gabriela Barraza J.

Razones para concentrar alimentos
• Reducir costos de secado
• Inducir a la cristalización
• Reducir costos de almacenamiento y
transporte
• Reducir actividad de agua: estabilidad
microbiológica y química
• Recuperar productos de las corrientes deefluentes.
Ing. Gabriela Barraza J.

Cambios en los alimentos en función al
contenido de agua

Ing. Gabriela Barraza J.

Eliminación del agua por ebullición
• El aporte de calor al alimento aumenta su
temperatura hasta alcanzar el punto de ebullición
• Calor sensible : calor que suministrado (o extraído) a
una sustancia produce un aumento (disminución) de su
temperatura.
Q = cp x Masa x T
cp :calor específico
cp (agua a 25C) = 4.18 J / g C

Ing. Gabriela Barraza J.

Eliminación del agua por ebullición
• Una vez alcanzado el punto de ebullición, el calor
suministrado produce la evaporación del agua.
• La separación se lleva a cabo debido a la diferencia de
volatilidad del agua con respecto al resto de los
componentes del alimento
• Calor latente : calor que suministrado a temperaturaconstante produce el cambio de estado de una
sustancia
Q = Masa x 
 : calor latente
 agua a 100 C = 2260 J/g
Ing. Gabriela Barraza J.

Mecanismos de transferencia de calor
• Conducción (sólidos)
• Convección (fluidos: gases y líquidos)
• La transferencia de calor puede llevarse a
cabo en:
– Estado estacionario
– Estado no estacionario.

Ing. Gabriela Barraza J.

Transferencia de calor porconducción
• Se produce por transmisión de la energía molecular.
KAT1  T2 
Qk 
x

A
T1

T2
x

Q
Qc= velocidad de transferencia de calor (J/s) variable de proceso
A = superficie de intercambio (m2)
variable de diseño
x = espesor del material sólido (m)
variable de diseño
o
K = conductividad térmica (J / s m C)
propiedad física del material

Ing. Gabriela Barraza J.

Transferencia de calor porconducción
• Conductividad térmica (K): mide la capacidad de un
material de transmitir calor.
•
•
•
•

En general:
K sólido > K líquido > K gas
Metales: altos valores de K (50 – 400 J/s-m-oC)
Alimentos: 0.5 – 1.0 J/s-m-oC.
(Agua: 0.57 J / s m oC) (Aceite de oliva: 0.17 J / s m C)

• Aire: 0.02 J/s-m-oC (valores similares tienen los
materiales aislantes)
Ing. Gabriela Barraza J.

Transferencia decalor por convección
• Velocidad de transferencia de calor de un fluido a una superficie
sólida:
Qs = hs A (T - Ts)
Qs= velocidad de transferencia de calor (J/s)
A = superficie de intercambio (m2)
hs = coeficiente superficial de transferencia de calor (J / s m2 C)
Ts= temperatura de la superficie sólida (C)
•

•

hs es equivalente a (K/x): mide la capacidad de transmisión de calor de
un fluido...