Energia Extraer Cambio Temperatura

1. ENERGIA A EXTRAER DE UNA SUSTANCIA PARA PRODUCIR UNA DISMINUCIÓN DE SU TEMPERATURA CON O SIN CAMBIO DE ESTADO

Cuando debemos refrigerar los alimentos o congelarlos, es necesario saber la cantidad de energía que es preciso extraerles para provocar una disminución de su temperatura al valor deseado, siendo a veces necesario provocar un cambio de estado para congelar el producto. Para ello existen tablas donde aparecen los datos necesarios para calcular la cantidad de calor que es necesario extraer de los mismos para modificar su temperatura y/o lograr un cambio de estado. En la tabla 1 aparecen en la primera columna el tipo de producto, seguidamente tenemos el calor especifico donde se especifica su valor tanto para la sustancia que esté por encima del punto de congelación o por debajo. El producto puede entrar en la cámara a temperatura positiva, en cuyo caso se utilizará el calor específico arriba del punto de congelación; si el género entra en la cámara ya congelado se utilizará el calor específico por debajo del punto de congelación. En la siguiente columna nos aparece el calor latente de fusión, es decir, el que tenemos que aportarle al producto para descongelarlo. Luego viene recogido en la siguiente columna el punto de congelación más alto, es decir, la temperatura que debemos alcanzar para congelar el producto. Luego viene el dato del contenido de humedad del producto en cuestión, es decir, la cantidad de agua que contiene el producto que vamos almacenar. Las tres columnas siguientes recogen datos para almacenar el producto en un corto tiempo. Así tenemos, la temperatura a la que debemos almacenar el producto, la Humedad Relativa (%h.r) en la que se debe de encontrar la cámara frigorífica para una buena conservación y el calor de respiración, que es el calor que desprende el producto expresado en kcal/(kg · DIA) Para las cuatro últimas columnas, tenemos los datos para el almacenaje prolongado del producto. Proporcionando también, la temperatura a la que debemos almacenar el producto, la humedad relativa (HR) y el calor de respiración.

Tabla 1: Datos relativos a algunos alimentos.

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Tabla 16. Datos relativos a los alimentos refrigerados como la CARNE.

Tabla 17. Datos relativos a los alimentos refrigerados como las VERDURAS y HORTALIZAS. 2

Tabla 18. Datos relativos a los alimentos refrigerados como las FRUTAS.

Tabla 19. Datos relativos a los alimentos refrigerados como los PESCADOS y LACTEOS

CUESTION 1: Calcula el calor necesario que se debe extraer para conservar 250 kg de higos frescos durante 24 horas, sabiendo que entraron en la cámara a una temperatura de 10 º C. Repetir el proceso para un almacenaje de 10 días. 3

SOLUCIÓN: Si consultas la tabla 1 y compruebas los datos correspondientes a las uvas, verás que su temperatura de conservación para periodos de almacenaje corto es de 4 °C. Aplicando la fórmula correspondiente para calcular la cantidad de calor sensible que es necesario extraer a los higos para bajar su temperatura desde los 10 ºC hasta los 4 ºC es: Q = m c (T2 - T1) = 250 kg x 0,82 kcal/kg °C x (4 °C - 10 °C) = - 1.230 kcal El signo NEGATIVO significa que el calor debe ser extraído a los higos. La temperatura de conservación para periodos de almacenaje largo para los higos frescos es de 0 °C. Aplicando la fórmula correspondiente para calcular la cantidad de calor que es necesario extraer: Q = m c (T2 - T1) = 250 kg x 0,82 kcal/kg °C x (0 °C - 10 °C) = - 2.050 kcal

CUESTION 2: Disponemos de 100 kg de pescado a una temperatura de 10 ºC y queremos congelarlo y llevarlo a una temperatura de - 18 °C. ¿Qué cantidad de calor debemos extraer para lograrlo? Datos: Punto de congelación del pescado: – 5 ºC. Ver tabla de parámetros.

SOLUCIÓN: La primera etapa del enfriamiento es la correspondiente a la bajada de temperatura desde 10 °C hasta el punto de congelación, en este caso – 5ºC. Para calcular el calor perdido por el pescado en este tramo aplicamos la fórmula: Q= m c (t2-t1) Siendo m= 100 kg, c= 3,18 kJ/kg °C, t1 = 10 ºC y t2= - 5 ºC Q1=100 kg 3,18 kJ/kg °C [(-5 - 10] °C= - 4770 kJ (el signo menos indica que es calor cedido por el pescado). La segunda etapa es la correspondiente a conseguir el cambio de estado, es decir, congelar el pescado. Para ello, como sabemos el calor latente de congelación o solidificación, tenemos: QL = m L = 100 kg 245 kJ/kg = 24500 kJ La tercera etapa del enfriamiento es la correspondiente a la bajada de temperatura desde - 5 °C hasta la temperatura de – 18 ºC. Para calcular el calor perdido por el pescado en este tramo aplicamos: Q2 = 100 kg 1,74 kJ/kg °C [(-18 – (- 5)] °C= - 2262 kJ Por lo tanto el calor total que debemos de extraer al pescado para bajarlo desde 10 ºC a los -18 º C, es de: QTOTAL= 4770 + 24500 + 2262 = 31532 kJ

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