Transferencia de Calor en El Proceso de Alimentos

I.

Transferencia de calor en el proceso de alimentos.

La transferencia de energía en forma de calor es una de las operaciones, más importantes que tienen lugar en la industria de alimentos. De esta forma, procesos como la cocción, horneado, secado, congelación. Refrigeración, pasterización. Esterilización entre muchos otros, son parte del procesado en la mayoría de los alimentos. Es por eso que resulta relevante tener conocimiento de cómo es que se va a llevar a cabo la transferencia de calor en los alimentos, para así poder llevar a cabo procesos efectivos, seguros controlados. La transferencia de calor, al ser un fenómeno de transporte, se rige principalmente por tres factores, una fuerza motriz, un área de superficie y un coeficiente, el cual depende del mecanismo por el cual se lleva a cabo la transferencia. La transferencia de calor, se puede llevar acabo por medio de un más de los siguientes mecanismos de transferencia: conducción, convección y radiación. -

La conducción: es la transferencia de energía cinética entre moléculas adyacentes.

-

Convección: es la combinación de los efectos de la conducción, radiación y movimiento de un fluido. Dependiendo de la velocidad del flujo del fluido puede ser libre forzada.

II.

Números adimensionales.

Número a dimensional es un número que no tiene unidades físicas que lo definan y por lo tanto es un número puro. Los números adimensionales se definen como productos o cocientes de cantidades que sí tienen unidades de tal forma que todas éstas se simplifican. Dependiendo de su valor estos números tienen un significado físico que caracteriza unas determinadas propiedades para algunos sistemas. Números a dimensionales utilizados para el cálculo de fluidos: 2.1.

El número de Biot

Representado por Bi, es también considerado como un número adimensional, este número es usado para realizar cálculos de transmisión de calor. Se obtiene del cociente entre la resistencia al flujo interno de calor por conducción dentro de un cuerpo y la resistencia al flujo externo de calor por convección superficial. Este número debe su nombre al físico francés Jean Baptista Biot, quién nació en 1774 y falleció en 1862, este físico encontró la relación de transferencia de calor por conducción en un cuerpo, así como también la transferencia de calor por convección en la superficie de este mencionado cuerpo. Se considera que el número de Biot posee muchas aplicaciones, una de ellas es el uso en cálculos de transferencia de calor en disipadores por aletas.

La definición del número de Biot se entiende mediante la siguiente fórmula:

Bi = hL / k Dónde: 

h es el coeficiente de transferencia de calor en la superficie en W/m2K, conocido como coeficiente de película.



L es una longitud característica en m, definida generalmente como el volumen del cuerpo dividido por su superficie externa total.



k es la conductividad térmica del material del cuerpo W/mK.

Un valor de Bi alto indica que la resistencia conductiva es la que controla el proceso, es decir que hay más capacidad de que el calor salga de la superficie por convección. A que éste se transfiera a través del cuerpo por conducción. Un valor bajo de biot representa el caso en que la resistencia interna es despreciable y que hay más capacidad de transferencia de calor por conducción que por convección. De esta forma, si el valor de Bi es menor a 0.1, puede considerar la resistencia conductiva interna como despreciable, teniendo un error menor al 5%

Predicción de los tiempos de congelación y descongelación Un método habitual de contemplar la transferencia de calor multidimensional en el cálculo de los tiempos de calentamiento, enfriamiento, congelación, etc. Consiste en combinar ciertas ecuaciones en los cuales intervienen el valor de Bi.

Tabla 2.1. Rango de validez del número de biot para congelamiento y descongelamiento de alimentos: para congelación Rango de validez 1≤ Bi≤ 50

Aplicable a los siguientes alimentos Carnes, pescados, hortofrutícolas Para descongelación

Rango de validez 1≤ Bi ≤ 150

Aplicable a los siguientes alimentos Carnes pescados y puré de patatas

Bibliografía: Fernández, J. (2005). Tecnología de alimentos: “congelación”. Dpto. de Ingeniería Química. Recuperado de http://www.ual.es/docencia/jfernand/TA/Tema9/Tema9Congelacion.pdf. El 24 de septiembre de 2013. Rojas, J. (2009). Determinación Experimental Del Coeficiente De Transferencia De Calor Convectivo En La Superficie De Una Esfera De Cobre. FIURL, Revista electrónica

N°

11.

Recuperado

de

http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_11_MEC01.pdf. El 25 de septiembre del 2013 Numero de Biot. Recuperado de http://numerode.com/para/nmero-de-biot.php El 25 de septiembre del 2013