DETERMINACION DE LA CONDUCTIVIDAD TERMICA EN FRUTOS

INTRODUCCIN La conductividad trmica es una propiedad de cada material y es necesario determinarla para clculos de transferencia de energa trmica.

Esta propiedad esta influenciada por variables como la presin, temperatura, y humedad.

En el caso particular de alimentos el contenido de agua, carbohidratos, grasa, protena y minerales influyen sobre la conductividad trmica.

Los alimentos con alto contenido de agua poseen conductividades trmicas cercanas a la del agua.

FUNDAMENTO TERICO La conductividad puede calcularse a partir de la ecuacin de la difusin.

= K/Cp K = Cp

DONDE:

K = Conductividad trmica

= Difusividad trmica (m2 / s)

= Densidad (Kg / m3)

Cp = Calor especifico (J / Kg C)

Esto implica que para determinar la conductividad trmica se hace necesario calcular la difusividad trmica, la densidad y calor especifico.DIFUSIVIDAD TRMICA () Utiliza la ecuacin de Charm, (1981) de acuerdo a la forma del fruto.

a) Fruto o grano de forma cilndrica

= 0.398 / ((1 / R2) + (0.427 / b2)) f

b) Fruta o grano de forma esfrica

= (0.233*R2) / f

SIENDO:

= Difusividad trmica (m2 / s)

R = Radio (m)

b = Mitad de la altura (m)

f = Factor de la temperatura vs tiempo

CALOR ESPECFICO Cp Y Densidad (): Calcular a partir de las relaciones que constan en el anexo1; obtenidos de choi y okos (1986) usando la tabla de composicin de los alimentos.

OBJETIVO GENERAL

Determinar la conductividad trmica en frutas de forma cilndrica o esfrica.OBJETIVOS ESPECFICOS

Calcular la difusividad trmica de las frutas cilndricas y esfricas.

Calcular la densidad de las frutas.

Calcular el calor especfico de las frutas sometidas a tratamiento trmico.MATERIALES

Termmetro

Cronometro

Termopar

Estufa

Capsulas de porcelana

Frutas

PROCEDIMIENTO 1) Trabajar por duplicado con alimentos cuya forma natural se asemeje a un cilindro o una esfera y aplicar la relacin correspondiente.

2) Medir las dimensiones caractersticas, dimetro y altura. Determinar el dimetro medio a partir de los dimetros mayor y menor.

3) Determinar el contenido de slidos solubles y la humedad del fruto.

4) Colocar el termopar en el eje central de la muestra y registrar la temperatura en el centro del alimento a condiciones ambientales, luego introduzca en un bao termostizado a 80C y registre la historia de temperaturas a intervalos de 2 minutos, hasta que la temperatura de la muestra se aproxime a la del bao.

5) Para determinar f graficar en papel semi - logartmico invertido la temperatura vs tiempo. La parte superior de la escala de ordenadas se iniciara con un valor menor a 1 grado de la temperatura del bao, f es numricamente igual al tiempo necesario para que la seccin recta de la lnea atraviese una escala logartmica.RESULTADOS

Con los datos experimentales completar el siguiente cuadro.CALCULAR LA CONDUCTIVIDAD TERMICA

K= * Cp *

K= 0,08 + 0,52(Xa)

= Difusividad trmica

Cp= Calor especifico

= Densidad

DIFUSIVIDAD TERMICA (Frutas Cilndricas)

= 0,398/((1+R^2) + (0,427/b^2))*f

DIFUSIVIDAD TERMICA (Frutas esfricas)

= (0,233 * R^2)/f

R= Radio

b= Mitad de Altura

CALOR ESPECFICO

Cp= 1,675 + 0,025(Xa)

Xa= Porcentaje de agua

DENSIDAD

= m/V

V Esferas= 4/3*r3

V Cilindro= * r2 * h

GRANADILLA

DIAMETRO (mm)65

RADIO (mm)32,5

ALTURA (mm)77

MITAD DE LA ALTURA (mm)38,5

PESO (g)96,08

GRANADILLA

TEMPERATURA (Grados Centgrados)TIEMPO (Minutos)

210

292

394

466

518

5510

5912

6214

6316

6418

6520

6622

6724

6826

6928

7030

y= 0,5794x 17,376

y= 0,5794(63) 17,376

y= 19,1262

y= f

f= 19,1262DIFUSIVIDAD TERMICA

= (0,233 * R^2)/f

= (0,233 * 32,5^2)/ 19,1262

= 12,86749328 mm2/s

= 0,012867493 m2/sCALOR ESPECFICO

Cp= 1,675 + 0,025(Xa)

Cp= 1,675 + 0,025(0,86)Cp= 1,6965 KJ/Kg0K

DENSIDAD

= m/V

V Esferas= 4/3*r3

V Esferas= 4/3*32,53

V Esferas= 143793,65 mm3

143793,65 mm3 = 143,79365 m3

96,08 g = 0,09608 Kg

= 0,09608 / 143,79365

= 0,00066817 Kg/m3

CONDUCTIVIDAD TERMICA

K= 0,012867493 * 1,6965 *0,00066817

K= 1,45x10^-5

TOMATE DE ARBOL

DIAMETRO (mm)52,1

RADIO (mm)26,05

ALTURA (mm)70,03

MITAD DE LA ALTURA (mm)35,015

PESO (g)106,46

TOMATE DE ARBOL

TEMPERATURA (Grados Centgrados)TIEMPO (Minutos)

220

242

284

346

408

4410

4812

5214

5516

5818

6020

6122

6224

6326

6428

6530

6632

6734

6836

6938

7040

y= 0,757x 20,373

y= 0,757(62) 20,373

y= 26,561

y= f

f= 26,561DIFUSIVIDAD TERMICA

= 0,398/((1+R^2) + (0,427/b^2))*f

= 0,398/((1+26,05^2) + (0,427/35,015^2))* 26,561

= 0,0155551mm2/s

= 0,0000155551 m2/sCALOR ESPECFICO

Cp= 1,675 + 0,025(Xa)

Cp= 1,675 + 0,025(0,867)Cp= 1,696675 KJ/Kg0KDENSIDAD

= m/V

V Cilindro= * r2 * h

V Cilindro= * 26,052 * 70,03

V Cilindro= 149296,4408 mm3 149296,4408 mm3 = 149,2964408 m3

106,46 g = 0,10646 Kg

= 0,10646 / 149,2964408

= 0,0009783 Kg/m3

CONDUCTIVIDAD TERMICA

K= * Cp *

K= 0,0000155551 * 1,696675 *0,0009783

K= 2,581x10^-8

COMENTARIOS Pudimos notar que la relacin de la conductividad trmica de las frutas iba aumentando en los primeros minutos de haberlo sometido a calor sin embargo en los ltimos intervalos de tiempo se fue reduciendo la conductividad de calor en relacin al tiempo en ,los dos tipos de frutas.

CONCLUSIONES

La temperatura ptima para el tratamiento trmico fue la de 70 C para ambas frutas, por lo que no se encontr factores relevantes que causen dao a las caractersticas organolpticas del producto al utilizar esta temperatura.

Concluimos que la conductividad trmica es ms rpida en alimentos que contengan mayor cantidad de humedad en su composicin.

Observamos tambin que la transferencia de calor disminua conforme se iva acercando a la temperatura estndar propuesta.

RECOMENDACIONES

Al realizar la prctica debemos tener en cuenta sellar hermticamente las frutas para impedir el ingreso de agua y obtener una mayor exactitud en los clculos. Mantener la constante la temperatura del agua.

BIBLIOGRAFA

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/16026/1/tesis%20%28EDUARDO%20ALVARADO%29.pdf http://blog.espol.edu.ec/cjbernal/files/2011/10/informe-10-Conductividad-T%C3%A9rmica-_1_.pdf http://www.bdigital.unal.edu.co/9053/1/958932280.pdf http://www.thcoat.com/aislantes-termicos/conductividad-termica-de-materiales-de-construccion/