taller refrigeracion 2013
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HECTOR HERNANDEZ HERNANDEZ
VANESSA NARVAEZ MONTES
15/02/2013
2013Taller de Conservación de Alimentos I
PRESENTADO A:
M.SC CARLOS GARCIA MOGOLLON
1 Usted como futuro ingeniero no deberá olvidar tener en cuenta siempre todas las variables que intervengan dentro de un proceso; imagínese que a partir de mañana empezará a trabajar en la reconocida empresa colombiana de Colfrigos Ltda. Y una de sus funciones consiste en seleccionar el tipo de atmósfera para almacenar los productos de una industria dedicada al procesamiento de frutas y hortalizas, si existen tres cámaras de almacenamiento que funcionan bajo las siguientes condiciones:
Tº = -1ºC
HR = 70%
Cámara 1
Tº = 0ºC
HR = 90%
Cámara 2
Tº = 4-10ºC
HR = 85%
Cámara 3
Consulte que grupo de verduras y frutas pueden ser almacenadas en conjunto y
establezca las condiciones de almacenamiento, el deterioro sobre el producto, la rotación
de estos (acorde a la maduración) y las cargas de refrigeración.
CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO
Temperatura
El efecto de la temperatura de almacenamiento es uno de los factores más importantes
para prolongar la vida útil de productos hortofrutícolas. Temperaturas inferiores a las
recomendadas y demoras en extraer el calor de campo del producto aceleran el proceso
de deterioro de la fruta, limitando las posibilidades de mercadeo, ya que es posible que
los síntomas no se hagan visibles durante el periodo de almacenamiento sino al someter
los productos a la temperatura ambiente. Estos efectos incluyen ablandamiento,
deshidratación, pudriciones, enfermedades fisiológicas, congelamiento.
Humedad relativa
Una vez cosechado, el producto hortofrutícola tiene tendencia natural a la pérdida de
agua. Los vegetales de hoja, en razón a que tienen una mayor superficie por volumen
expuesta en la atmósfera, tienden a perder más agua que los vegetales suculentos. En el
caso de frutos, la pérdida de agua está condicionada por la naturaleza de su piel y la
permeabilidad al intercambio gaseoso.
La humedad relativa del aire en las cámaras de almacenamiento afecta directamente la
calidad de mantenimiento de los productos retenidos en ellas. Si es demasiado baja, es
probable que, en la mayoría de las frutas y hortalizas, ocurra marchitamiento o arrugas; si
es demasiado alta, podría favorecer el desarrollo de putrefacción, especialmente en
cámaras donde hay considerable variación de temperatura. El control del moho se vuelve
particularmente difícil si la humedad relativa se aproxima al 100%, lo cual resulta en la
condensación de humedad. Los hongos de superficie podrían crecer sobre las paredes,
techos y contenedores, así como en los productos almacenados.
Se recomienda una humedad relativa alta, entre 90% y 95%, para la mayoría de los
productos hortícolas perecederas, a excepción de frutos secos, tales como nueces y
dátiles, cebollas, calabazas de invierno y bulbos, con el fin de retrasar el reblandecimiento
y marchitamiento a causa de la pérdida de humedad.
De acuerdo a lo mencionado anteriormente podemos almacenar las frutas y hortalizas en
un mismo sitio siempre y cuando estas posean condiciones de almacenamientos
similares, a continuación se mencionaran las frutas y hortalizas que pueden ser
almacenadas en las tres cámaras de refrigeración que posee la empresa Colfrigos Ltda.
Cámara 1 (Temperatura -1ºC, Humedad relativa 70%)
FrutasTemperatura
(•C)
Humedad
Relativa
(%)
Tiempo de Almacenamiento
Punto de
Congelación
(°C)
Arándano - 0.5 - 0 70-75 2 semanas -1,2
Dátil -18 - 0 70 6 - 12 meses -15,7
HortalizasTemperatura
(•C)
Humedad
Relativa
(%)
Tiempo de
Almacenamiento
Punto de
Congelación
(°C)
Ají seco -1 – 10 60-70 6 meses -1,5
Ajo -1-0 65-70 6-7 meses -1,1
Cebolla seca -1-0 65-70 1-8 meses -1,5
Cámara 2 (Temperatura 0 ºC, humedad relativa 90 %)
FrutasTemperatura
(•C)
Humedad
Relativa
(%)
Tiempo de Almacenamiento
Punto de
Congelación
(°C)
Arándano - 0.5 - 0 90-95 2 semanas -1,2
Eiderberries - 0.5 - 0 90-95 1 - 2 semanas
Grosella - 0.5 - 0 90-95 1 - 4 semanas -1,0
Grosella blanca - 0.5 - 0 90-95 3 - 4 semanas -1,0
Loganberries - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -1,2
Frambuesa* - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -1,0
Frutilla 0 90-95 5 - 6 días -0,7
Mora - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -0,7
Zarzamora - 0.5 - 0 90-95 2 - 3 días -1,2
Cereza -1 - -0.5 90-95 2 - 3 semanas -1,8
Ciruela* - 0.5 - 0 90-95 2 - 5 semanas -0,8
Damasco - 0.5 - 0 90-95 1 - 3 semanas -1,0
Higo, breva - 0.5 - 0 85 - 90 7 - 10 días -2,4
Kiwi - 0.5 - 0 90-95 3 - 5 meses -1,6
Manzana* -1 - 4 90-95 1 -12 meses -1,5
Membrillo* - 0.5 - 0 90 2 - 3 meses -2,0
Nectarín - 0.5 - 0 90-95 2 - 4 semanas -0,9
Níspero* 0 90 3 semanas
Pera* -1.5 - 0.5 90-95 2 - 7 meses -1,5
Uva vinífera* -1 - 0.5 90-95 1 - 6 meses -2,1
HortalizasTemperatura
(•C)
Humedad
Relativa
(%)
Tiempo de
Almacenamiento
Punto de
Congelación
(°C)
Acelga 0 95-100 10-14 Días -1,1
Alcachofa 0 95-100 2-3 Semanas
Anís 0 – 2 90-95 2-3 Semanas -0,9
Apio 0 90 4-12 Semanas
Cebolla verde 0 90-100 3-4 Semanas -0,1
Endivia 0 90 - 100 2-3 Semanas -0,6
Espárrago blanco 0 – 2 90-100 2-3 Semanas
Lechuga 0 90-95 5-7 Días
Maíz 0 95 2-3 Semanas -0,3
Espinaca 0 90 - 100 10-14 Días
Puerro 0 90-100 2-3 Meses -0,9
Repollo temprano 0 90 - 100 3-6 Semanas -1,4
Zanahoria inmadura 0 90-100 4-6 Semanas
*Frutas productoras de etileno, deben estar almacenadas en un espacio separado del
cuarto de refrigeración que tenga un sistema extractor de etileno (Almohadillas de
permanganato de potasio) para no afectar a las demás frutas y verduras que son
sensibles a este gas.
Cámara 3 (Temperatura 4-10 ºC, Humedad relativa de 85 %)
FrutasTemperatura
(•C)
Humedad
Relativa
(%)
Tiempo de
Almacenamiento
Punto de
Congelación
(°C)
Aceituna (fresca) 4 - 10 85-90 4 - 6 semanas -1,4
Carambola 9 - 10 85 a 90 3 - 4 semanas
Feijoo 5 - 10 90 2 - 3 semanas
Guayaba 5 - 10 85-90 2 - 3 semanas
Limón 10 - 13 85 - 90 1 - 6 meses
Mango* 10-13 85 - 90 2 - 3 semanas -0,9
Maracuyá* 7 - 10 85 - 90 3 - 5 semanas
Naranja 3 - 9 85 - 90 3 - 8 semanas -1,2
Palta (Fuerte, Has) 4,4 - 13 85 - 90 2 semanas -0,3
Papaya* 7 - 13 85 - 90 1 - 3 semanas
Pina 7 - 13 85 - 90 2 - 4 semanas
Pomelo 10 - 15 85 - 90 6 - 8 semanas -1,0
Tuna 2 - 4 85-95 3 semanas
HortalizasTemperatura
(•C)
Humedad
Relativa
(%)
Tiempo de
Almacenamiento
Punto de
Congelación
(°C)
Berenjena 8- 12 85-95 1 semana -0,8
Camote 10- 15 85-90 4-7 meses
Tomate (verde)* 10-13 85-90 1-2 Semanas
Tomate (maduro)* 8-10 85-90 1 Semana
* Frutas productoras de etileno, deben estar almacenadas en un espacio separado del
cuarto de refrigeración que tenga un sistema extractor (Almohadillas de permanganato de
potasio) de etileno para no afectar a las demás frutas y verduras que son sensibles a este
gas.
Fuente: The Packer, 2000 produce services sourcebook, Vol. CVI, No 55, USA.
Http: //postharvest.ucdavis.edu/, marzo de 2002
http: //www.ethylenecontrol.com/, marzo de 2002
Manual de Transporte de productos tropicales, USDA, Agric. Manual de agricultura No.
668, 1987.
Deterioro de los productos
Daño por frío
Algunas frutas y hortalizas son susceptibles al daño por frío cuando se refrigeran a
temperaturas inferiores a 13-16 ° C (55-60 ° F). El daño por frío reduce la calidad del
producto y acorta la vida útil. La siguiente tabla proporciona algunos ejemplos de los
síntomas de daño por frío en una variedad de cultivos. Los síntomas frecuentemente
aparecen después de que la mercancía se transfiere a temperaturas más altas, como
ocurre durante la comercialización.
Frutas y hortalizas susceptibles a daño por frío cuando se almacenan a
temperaturas moderadamente bajas pero no de congelación
Producto Temperatura
aproximada
más baja
segura
Tipo de daño cuando se almacena entre 0 ° C
y la temperatura segura 1
° C
Manzanas
(Jonathan, McIntosh,
Yellow Newton )
2-3Pardeamiento interno, corazón marrón, colapso
húmedo, escaldado blando
Espárragos 0-2 Color verde-gris mate, puntas blandas
Aguacates, paltas o cura 4.5-13 Color gris-marrón en la pulpa
Plátanos o bananas
(verde o maduro)11.5-13 Color mate cuando se madura
Ejote de frijol lima, pallar,
manteca o ibes1-4.5 Puntos, manchas o áreas de color óxido, marrón
Ejote, poroto verde, judía
verde, poroto granado,
chauca, caraota, carauta
fresca, vainita, vainica,
habichuela fresca o
habilla
7 Picado y coloración bermeja
Arándano, agrio o ácido 2 Textura achulada, pulpa roja
Pepinos y pepinillos 7 Picado, manchas acuosas, podredumbre
Berenjenas 7Escaldado superficial, podredumbre por
Alternaria, ennegrecimiento de semillas
Guayabas o jalocotes 4.5 Daño en la pulpa, podredumbre
Toronjas 10 Escaldado, picado, desintegración acuosa
Jícama, jicama de agua,
napu o yuca de bejuco13-18 Podredumbre superficial y pardeamiento
Limón o limón italiano 11-13Picado, tinción de las membranas, manchas
rojas
Limón Mexicano o limón
pica de Chile y Persa o
Tahití
7-9 Picado que se torna marrón claro con el tiempo
Mangos 10-13Color de la piel grisáceo tipo escaldado,
maduración desigual
Melón Cantaloup,
chino o de red2-5 Picado, podredumbre de la superficie
Melón Honey Dew 7-10Color rojizo a marrón claro, picado, podredumbre
de la superficie, incapacidad de madurar
Casaba 7-10 Como lo anterior pero sin el cambio de color
Crenshaw y Persa 7-10 Como el anterior
Sandía 4.5 Picado, sabor desagradable
Ocra, okra, gombo,
quimbombó, bamia7
Pardeamiento, áreas acuosas, picado,
podredumbre
Aceitunas u olivas
frescas7 Pardeamiento interno
Naranjas de California y
Arizona3 Picado, teñido marrón
Papayas, lechosa o fruta
bomba7
Picado, incapacidad de madurar, sabor
desagradable, podredumbre
Chile pimiento, chile
dulce, tipo Bell o paprika7
Picado laminar, podredumbre por Alternaria en
las vainas y cálices, oscurecimiento de semillas
Piña o ananá 7-10 Verde mate cuando maduran
Granadas o granadas
rojas4.5 Picado, pardeamiento interno y externo
Papas, patatas o poñis 3Oscurecimiento caoba (Chippewa y Sebago),
sabor dulce2
Calabaza anaranjadas
de invierno, de cáscara
dura
10 Podredumbre, especialmente por Alternaria
Camote, boniato, batata,
moniato, chaco, apichu o
cumar
13Podredumbre, picado, pardeamiento interno,
corazón duro tras la cocción
Tamarillos, tomate de
árbol, Baum tomate,
tomate de Serra,
chimango, palo de
tomate, tomatillo o
tomate francés
3-4 Picado superficial, pardeamiento
Jitomates, jitomates rojos, tomates o jitomates de bola
Maduros 7-10 Ablandamiento y zonas acuosas, podredumbre
Verde maduros 13Poco color al madurar, podredumbre por
Alternaria
Fuente: Harderburg, R.E., A. E. Watada, and C-Y. Wang 1986. The Commercial Storage
of Fruits Vegetables. And Florist and Nursery Stocks. USDA, Agricultural Handbook No.
66.
2 Una industria está encargada de acondicionar verduras para ser posteriormente empacadas y refrigeradas; si esta empresa empaca en bolsas de polietileno una ensalada que contiene el 40% de habichuela, 25% de zanahoria y 35% de arveja en cada bolsa y las verduras son sometidas a una limpieza donde se elimina el 5% de impurezas de cada una, posteriormente son lavadas y pasadas a la sección de corte donde se eliminan las partes dañadas e inservibles en una proporción de 3 % en habichuela, 2 % en zanahoria y 1 % en arveja y finalmente son lavadas, empacadas y llevadas al refrigerador.
a) Elabore un diagrama de flujo del proceso.
b) Si entran al proceso 3 kg. De verduras ¿Qué cantidad de ellas son empacadas a
La salida si los porcentajes deben ser los mismos?
c) ¿Cuál será el coeficiente de funcionamiento del refrigerador si este funciona a
3ºC y la temperatura exterior es de 25ºC?
d) ¿Cuál es la eficiencia del refrigerador?
A) Diagrama de flujo del proceso
B) Cantidad inicial de hortalizas: 3 kg
Ahora como sabemos los porcentajes de hortalizas:
Habichuela: 40 %
Recepción de Materias primas
Limpeza
Lavado
Corte
Lavado
Empacado
Almacenamiento
5 % de impurezas
Partes inservibles :Habichuela: 3%Zanahoria: 2%Arveja: 1%
Porcentajes De masa :Habichuela: 40 %Zanahoria: 25%Arveja:35%
Temperatura: 3 ºC
Zanahoria: 25 %
Arveja: 25 %
Por tanto:
Cantidad Inicial de Habichuela: 3 kg*0,40=1,2 kg
Cantidad inicial de Zanahoria: 3 Kg*0,25= 0,75 kg
Cantidad inicial de Arvejas: 3 kg*0,35=1,05 Kg
Ahora restamos el 5% de impurezas en cada hortaliza y tenemos que:
Habichuela=1,2 kg-(1,2kg*0,05)=1,14 kg
Zanahoria=0,75 kg-(0,75 kg*0,05)=0,7125 kg
Arveja=1,05 kg-(1,05 kg*0,05)=0,999 kg
Seguidamente restamos las partes dañadas en inservibles halladas en el corte de
las hortalizas:
Habichuela=1,14 kg-(1,14 kg*0,03)= 1,1058 kg
Zanahoria=0,7125 kg-(0,7125 kg*0,02)=0,69825 kg
Arveja=0,999 kg-(0,999 kg*0,01)=0,98901 kg
Por tanto al final de todo el proceso se empacarán las siguientes cantidades:
Producto Cantidad
(kg)
Habichuela 1,1058
Zanahoria 0,69825
Arveja 0,98901
C) Para hallar el COP del refrigerador se realiza un suposición del que refrigerante
utilizado es 134ª, primeramente hallamos las entalpias en cada punto del ciclo
utilizando el diagrama p-h del refrigerante.
T del evaporador: 3 ºC
T del condensador: 25 ºC
Por tanto en el diagrama podemos observar los valores de las entalpias en cada
una de las partes del sistema de refrigeración así:
H1= 397 kJ/kg
H2= 414 kJ/kg
H3=H4= 240 kJ/kg
Así
COP= H 1−H 4
H 2−H 1
=(397−240 ) kJ /kg(414−397 ) kJ / kg
=9,23
D) Eficiencia Hallamos el COP suponiendo un Refrigerador de Carnot
COPCarnot= T evap
Tconde−T evap
= 276,6K298,15−276,15
=12,75
Así la eficiencia:
η= COPCOPCarnott
= 9,2312,75
=0,72
Como 0,72>0,70; el rendimiento es aceptable.
3 Diseño un cuarto de enfriamiento, seleccionando las especificaciones de los aislantes de la pared y los refrigerantes teniendo en cuenta las siguientes especificaciones. (Compare 3 materiales de aislantes y 3 refrigerantes). Y LAS NECESIDADES DEL PRODUCTO EN ALMACEN (HR, Temperatura, pérdida de peso, deterioro...)
Cámara de enfriamiento
M = 360 ton (masa total del material almacenado)
D = 15 m Cold room width
L = 38 m Cold room length
Z = 5 m Cold room height
V = 2824m3 Cold room volume
AL = 1656 m2 Heat loss area of the cold storage room
T = 2 °C Cold room temperature
Ta =35°C Ambient temperature
tar = 6 h Required time for air renewal
Estime todos los requerimientos asociados a los sistemas de refrigeración, para 1 año de
almacenamiento.
Producto seleccionado: Manzanas
Propiedades del producto
Masa del producto por unidad (mp)= 0,2 kg/unidad
Diámetro aproximado (DP)=0,08 m
Capacidad Calorífica (CpMz)=0,89 Kcal/ºC.Kg
Suposiciones
Las manzanas entran a 10 ºC (TInicial) que es la temperatura a la cual fueron
transportadas desde la granja hasta la cámara de refrigeración.
Velocidades de aire al interior de la cámara (Vi)= 1m/s (para frutas y hortalizas se
recomiendan velocidades entre 0,5 y 1,5 m/s para no resecar la superficie del
producto)
Velocidad Exterior del Aire= 4 m/s
Especificaciones Adicionales del diseño
Numero de Operarios (Noperarios)= 6
Paredes de la cámara hechas en Acero inoxidable
Conductividad Térmica del Acero inoxidable (kA inox)= 15,1 w/m2.ºC
Espesor lamina de acero inoxidable (XA inox)= 0,0007 m
Las manzanas se almacenaran en cajas de cartón corrugado con una capacidad
de 18 kg de manzana/Caja
Peso de la caja (mcaja): 0,5 kg/caja
Calor especifico del Cartón= 0,5 Kcal/kg.ºC
Hay ubicadas 6 Lámparas de 85 watt cada una
Tiempo de permanencia en la cava por lo operarios: 2 horas
1. SELECCIÓN DEL MATERIAL AISLANTE
Se escogieron los siguientes tres aislantes:
Poliuretano
Corcho
Fibra de vidrio
Todos se evaluaron a un mismo espesor: 0,1 m
Calculo del Coeficiente global de transferencia de calor utilizando como
aislante poliuretano
Propiedades del poliuretano
Conductividad Térmica KP=0,029 w7m2.ºC
Para hallar el U global es necesario hallar el hi (h convectivo Interior) y el he (h
convectivo exterior) del aire, que dependen de la velocidad del mismo, para esto
se utilizó la siguiente ecuación con la cual podemos obtener el h convectivo en
función de la velocidad del aire:
h=6,164+4,187v Con h en w/m2C
Donde ves la velocidad de aire en m/s
De esta manera:
hi=6,164+4,187(1 ms )=10,35w /m2C
he=6,164+4,187(4 ms )=22,91w /m2C
Seguidamente calculamos la resistencia del acero inoxidable
RAinox=X Ainox
K Ainox
= 0,0007m15,1w /m2C
=0,0046m2C /w
Seguidamente calculamos la resistencia del poliuretano:
RP=X P
KP
= 0,1m0,029w /m2C
=3,45m2C /w
El Uglobal está dado por:
U globlal=1
1hi
+1he
+RAinox+Rp
= 1
1
10,35w
m2C
+ 1
22,91w
m2C
+0,0046 m2Cw
+3,45 m2Cw
U globlal=0,278w
m2C
Calculo del Coeficiente global de transferencia de calor utilizando como
aislante el corcho
Propiedades del Corcho
Conductividad Térmica KCorcho=0,039 w7m2.ºC
:
hi=10,35w /m2C
he=22,91w /m2C
RAinox=0,0046m2C /w
Seguidamente calculamos la resistencia del Corcho:
RCorcho=X P
K corcho
= 0,1m0,039w /m2C
=2,56m2C /w
El Uglobal está dado por:
U globlal=1
1hi
+1he
+RAinox+Rcorcho
= 1
1
10,35w
m2C
+ 1
22,91w
m2C
+0,0046m2Cw
+2,56 m2Cw
U globlal=0 ,37w
m2C
Calculo del Coeficiente global de transferencia de calor utilizando como
aislante la fibra de vidrio.
Propiedades de la fibra de vidrio
Conductividad Térmica KFibra V=0,038 w/m2.ºC
:
hi=10,35w /m2C
he=22,91w /m2C
RAinox=0,0046m2C /w
Seguidamente calculamos la resistencia de la fibra de vidrio:
R fibra v=X Fibrav
K Fibrav
= 0,1m0,038w /m2C
=2,63m2C /w
El Uglobal está dado por:
U globlal=1
1hi
+1he
+RAinox+RFibrav
= 1
1
10,35w
m2C
+ 1
22,91w
m2C
+0,0046m2Cw
+2,63m2Cw
U globlal=0,36w
m2C
Los resultados obtenidos fueron los siguientes
Aislante UGlobal (w/m2C)
Poliuretano 0,278
Corcho 0,37
Fibra de vidrio 0,38
Por lo tanto el aislante escogido es el poliuretano debido a que proporciona el
menor UGlobal y por lo tanto la transferencia de calor entre las paredes de la cámara
y el ambiente va a ser menor.
2. CALCULOS DE LAS CARGAS DE REFRIGERACION
2.2 Cargas térmicas debido a las perdidas por transmisión por paredes
QParedes=AL∗U global∗(T a−T )∗24
QParedes=1656m2∗0,278 w
m2C∗(35−2 )∗24
QParedes=364611,45kJ24h
=313606,79 Kcal24h
2.3 Cargas por renovación de aire
Como el cambio de aire se realiza cada 6 horas, en 24 horas se realizan 4
cambios de aire.
QCambios Aire=V∗ºNCambios∗f
Dónde:f es Factores de cambio de aire; y se halla por a siguiente tabla:
Tabla 1. Factores de cambio de aire para una temperatura exterior del aire de entrada de 35 °C para condiciones de almacenamiento encima
de 0 °C.Temperatura de Kcal/m3 de aire
cámara en C eliminados
0 26.174.4 23.3210 19,76
Realizando una interpolación, conocemos f a 2 ºC que es la temperatura
de almacenamiento de la cámara.
f=24,87Kcal /m3
QCambios Aire=2824m3∗424h
∗24,87 Kcalm3
QCambios Aire=280931Kcal24h
2.4 Cargas del Producto y embalaje
2.4.1 Calor Sensible Producto
Qsensible P=M∗CpMz∗(T inicial−T )
Qsensible P=360000kg24h
∗0,89 kcalC . Kg
∗(10−2 )C
Qsensible=2563200kcal24h
2.4.2 Calor sensibles de las cajas de cartón
QsensibleCC=M Total cajas∗Cpcajas∗(T inicial−T )Para hallar la masa total de cajas se necesita saber primero cual es el número
de cajas totales en la cámara, qué cantidad de manzanas caben en una caja y
cuál es la cantidad total de manzanas en la cámara de refrigeración:
Nmanzanas por caja=Capacidad de caja
mp
Nmanzanas por caja=18
kgcaja
0,2kg
manzana
Nmanzanas por caja=90manzanas
caja
Ahora
Nmanzanas Totales=Mmp
= 360000 kg0,2kg /manzana
Nmanzanas Totales=1800000manzanas
El número Total de cajas
NCajas=N manzanasTotales
Nmanzanas por ca ja
=1800000manzanas
90manzanas
caja
NCajas=20000cajas
Por lo tanto masa total de las cajas está dada por:
M Total cajas=NCajas∗mcajas=20000 cajas∗0,5kgcaja
M Total cajas=10000kg
Por tanto:
QsensibleCC=10000kg∗0,5kcalºC . kg
∗(10−2 ) ºC
QsensibleCC=40000kcal24h
2.4.3 Calor de respiración
Qrespiracion=M∗HRes∗24
Donde H Res es el calor de reacción liberado por el producto en Kcal/h.kgY se calcula de acuerdo a la siguiente tabla.
Tabla 2. Capacidad calorífica y calor de respiración para diferentes productos
Producto Cp (kcal/°C.kg)Hresp en Kcal/h.kgTemp (°C) Hresp
manzana 0.890 0.0115.5 0.07
naranja 0.910 0.0115.5 0.06
durazno 0.910 0.01315.5 0.094
espárrago 0.910 0.024.4 0.094
zanahoria 0.860 0.02515.5 0.094
frutilla 0.910 0.0415.5 0.2
papa 0.860 0.00821.1 0.033
melón 0.910 0.01615.5 0.1
cebolla 0.910 0.0121.1 0.042
Realizando la respectiva interpolación a 2 ºC el calor de respiración es 0,017 Kcal/h. ºC
Qrespiracion=3600 kg∗0,017kcalh . ºC
∗24
Qrespiracion=86400kcal24 h
Total carga del producto y embalaje
QPdto y embalaje=Qrespiracion+QsensibleCC+Q sensibleP
QPdto y embalaje=2689600Kcal24h
2.5 Cargas misceláneas
2.5.1 Cargas por iluminación
Q Iluminacion=P∗t24 h
=(85w∗6)∗7200 seg
24h
Q Iluminacion=3672000j24h
=887 Kcal24h
2.5.2 Cargas por personas
Q personas=q personas∗N operarios∗t
Q personas=300w∗4∗2horas
Q personas=8257,027Kcal24h
Total cargas misceláneas
QMiscelaneas=Q personas+QIluminacion
QMiscelaneas=9144,67Kcal24 h
CARGA TOTAL DE REFRIGERACION
QTOTAL=QMiscelaneas+QPdto y embalaje+QCambios Aire+QParedes
QTOTAL=3293282,41Kcal24 h
Aplicando un margen de seguridad de 10% el valor de real del QTOTAL es:
QTOTAL=3293282,41Kcal24 h
∗1.1
QTOTAL=3622610,65Kcal24 h
=15167146,06 Kj24h
Suponiendo que el equipo de refrigeración opere 18 horas diarias se tiene que
15167146,06
Kj24 h18h24 h
=842619,22Kjh
Convirtiendo a toneladas de refrigeración
T ref=842619,22
kjh
12660=66,5 toneladasderefrigeracion
Por tanto lo tanto se necesitan 67 toneladas de refrigeración para almacenar las
manzanas a 2 ºC.
3. REQUERIMEINTOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACION
3.1 Refrigerantes escogidos
R-134a
R-22
R-717
3.1.1 Cálculos con R-134aSuposiciones:
Tevapo= 2 ºC
TCondensador=35 ºC
En el diagrama P-h del refrigerante 134a trazamos el ciclo con las temperaturas dadas, y
hallamos las entalpias en cada punto del ciclo.
H1= 398 kj/kg
H2=423 kj/kg
H3=H4=253 kj/kg
Ahora sabemos que:
Qevaporador=M refrigerante∗(H 1−H 4 )
Como Qevaporador=QTOTAL=842619,22Kjh
Por tanto:
M refrigerante=Q evaporador
(H 1−H 4 )=842619,22
Kjh
(398−254 ) KjKg
M refrigerante=5851,52kgh
Seguidamente hallamos el trabajo del compresor dado por la ecuación:
W compresor=M refrigerante∗(H 2−H1 )
W compresor=5851,52kgh
∗(423−398 ) Kjkg
W compresor=146288Kjh
=40,63 kwatts
Calculamos el COP del refrigerador
COP=Q evaporador
W compresor
=842619,22
Kjh
146288Kjh
=5 ,76
3.1.2 Cálculos con R-22
Suposiciones:
Tevapo= 2 ºC
TCondensador=35 ºC
En el diagrama P-h del refrigerante R-22 trazamos el ciclo con las temperaturas dadas, y
hallamos las entalpias en cada punto del ciclo.
H1=410 kj/kg
H2=430 kj/kg
H3=H4= 247 kj/kg
Ahora sabemos que:
Qevaporador=M refrigerante∗(H 1−H 4 )
Como Qevaporador=QTOTAL=842619,22Kjh
Por tanto:
M refrigerante=Q evaporador
(H1−H 4 )=842619,22
Kjh
(410−247 ) KjKg
M refrigerante=5169,44kgh
Seguidamente hallamos el trabajo del compresor dado por la ecuación:
W compresor=M refrigerante∗(H 2−H1 )
W compresor=5169,44kgh
∗(430−410 ) Kjkg
W compresor=103388,8Kjh
=28 ,7kwatts
Calculamos el COP del refrigerador
COP=Q evaporador
W compresor
=842619,22
Kjh
103388,8Kjh
=8,15
3.1.3 Cálculos con R-717Suposiciones:
Tevapo= 2 ºC
TCondensador=35 ºC
En el diagrama P-h del refrigerante 717 trazamos el ciclo con las temperaturas dadas, y
hallamos las entalpias en cada punto del ciclo.
H1=1460 kj/kg
H2=1625 kj/kg
H3=H4= 380 kj/kg
Ahora sabemos que:
Qevaporador=M refrigerante∗(H 1−H 4 )
Como Qevaporador=QTOTAL=842619,22Kjh
Por tanto:
M refrigerante=Q evaporador
(H1−H 4 )=842619,22
Kjh
(1460−380 ) KjKg
M refrigerante=780,20kgh
Seguidamente hallamos el trabajo del compresor dado por la ecuación:
W compresor=M refrigerante∗(H 2−H1 )
W compresor=780,20kgh
∗(1625−1460 ) Kjkg
W compresor=128733,5Kjh
=35,7kwatts
Calculamos el COP del refrigerador
COP=Q evaporador
W compresor
=842619,22
Kjh
128733,5Kjh
=6,54
Resumen de caracterización del sistema de refrigeración con los tres
refrigerantes:
Refrigerante Masa (Kg/h) W del compresor (Kw) COP
R-134a 5851,52 40,63 5 ,76
R-22 5169,44 28,7kwatts 8,15
R-717 780,20 35,7 6,54
Al observar los resultados podemos observar que el mejor refrigerante en cuanto
Coeficiente de operación y potencia del compresor es el R-22 ya que proporciona
el COP más alto y necesita un compresor menos robusto con respecto a los otros
dos refrigerantes, sin embargo este refrigerante destruye la capa de ozono y por
razones ambientales no sería adecuado utilizarlo, por otro lado está el amoniaco
que debido a su alta capacidad de refrigeración se necesita una masa pequeña,
sin embargo este compuesto es altamente costoso y es toxico, por lo tanto no
sería recomendable utilizarlo, y por ultimo está el R-134a que no es dañino a la
capa de ozono y es económico, además a pesar de que presenta el COP más bajo
de los tres refrigerantes estudiados, este es considerable ya que se espera
generalmente que los COP estén por encima de 3, por tanto es el refrigerante
más adecuado para el almacenamiento de manzanas.
4 Describa la cadena de frío de un producto alimenticio, detallando todas las condiciones de manejo y control (Cada grupo debe escoger lógicamente diferentes productos).
4. CADENA DE FRIO: LECHE
OrdeñoLa leche fluye en tuberías sanitarias de acero inoxidable hacia tanques con aislamiento térmico.
T= 50F dentro la 4 horas de inicio del primer ordeño y a T= 45 f dentro de las 2 horas siguientes al último ordeño; se debe de disponer de la capacidad de refrigeración o enfriamiento suficiente para evitar que la temperatura de la leche se eleve sobre 50F
Transporte a planta procesadora
La leche es bombeada a los tanques cisterna en camiones
Se aíslan muy bien para evitar el uso de equipos de refrigeración durante el transporte.
Recepción y
almacenamiento
Las centrales lecheras reciben la leche cruda a granel de un
productor o gestiona recoger directamente de granjas lecheras.
Los tanques de almacenamiento varían en tamaño de 1,000 a 60,000 galones, adecuadamente insolados (aislados térmicamente) para no elevar temperatura en no mayor a 3F en 18 horas.
Separación y
clarificación
Si leche cruda, caliente o crema se mantendrá
más de 20 minutos antes de pasteurizar, se
debe re enfriar a 40F (4.4C) o menos después
de descremar.
Pasteurización y
homogenización
El enfriamiento se continúa en un intercambiador de calor (por ejemplo, de placa o tubular) hasta 40°F (4.4°C) o menos y se envasa.
Empaque
Se debe considerar los aumentos que sufre la leche
al ser transferida a envases y al almacenamiento en
frio: a botellas de vidrio, 8 ° F; envases preformados
de cartón, 6 ° F, cartón formado, 5 ° F; y plástico
semirrígido, 4 ° F.
Almacenamiento
Evaporadores para estas las aplicaciones deben tener la bobina de descongelación
automática para quitar con rapidez formación de escarcha cuando sea necesario.
La temperatura de la zona de almacenamiento debe estar entre 33 a 40 ° F/ 0.5 a 4.4°C ,
Distribución
Durante el transporte de leche pasteurizada y ultrapasteurizada, los vehículos deben contar con furgones isotérmicos, que garanticen la temperatura de refrigeración (4°C.+/- 2°C).
La capacidad de refrigeración de los vehículos debe ser suficiente para mantener el Grado A de los productos.
Almacenamiento en
tiendas y estantes
Leche fresca, procesada y sus derivados, debe almacenare en tiendas y supermercados a temperatura entre 0° y +8 °C, y la humedad no mayor del 80 %.
Consumidor
BIBLIOGRAFIA
Decreto 616 de 2006- Cap XIII. del transporte de la leche y su expendio.
Umaña, Eduardo. conservación de alimentos por frio, ciencia y tecnología de
alimentos. 2008. http://www.slideshare.net/FUSADESORG/conservacion-af-1
Juan Carlos García Montoya. Diseño Y Construcción De Una Cámara
Frigorífica automática De 3 Toneladas De Capacidad Para La congelación De
Pulpa De Fruta Para La Empresa, El guayaba, Escuela Politécnica Del
Ejército,2006
Yunus Cengel, transferencia de calor, tercera edición, 2003.
http://frutas.consumer.es/documentos/frescas/manzana/intro.php