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TRANSFERENCIA DE MASA Y DIFUSIN INTRODUCCIN En el procesado de alimentos, a menudo es posible seleccionar determinados reacciones qumicas mediante la eleccin de las condiciones idneas, y , por tanto obtener los productos deseados de la materia mas eficiente posible. sin embargo, normalmente suelen producirse diferentes sub productos adems de los productos deseados. en el diseo de los procesos de separacin llega a ser muy importante el conocer como funcionan los procesos de transferencia de materia.La trasferencia de materia juega un papel determinante en la creacin de as condiciones mas favorables para que los reactantes, se aproximan fsicamente, permitiendo que se produzca una determinada reaccin. y esta reaccin eta limitada por el movimiento .la utilizacin del termino transferencia de materia se restringe al desplazamiento de un constituyente de un fluido o de un componente de una mezcla.

TRANSFERENCIA DE MASA Cambia la composicin de soluciones y mezclas mediante mtodos que no implican necesariamente reacciones qumicas y se caracteriza por transferir una sustancia atreves de otra a escala molecular. Cuando se ponen en contacto dos fases que tiene diferente composicin

La transferencia de masa estudia los fenmenos relacionados con la difusin molecular, el transporte de masa por conveccin y el transporte de masa entre fasesLa transferencia de masa ocurre en toda reaccin qumica, ya sea dentro de un reactor industrial, un fermentador o un reactor de laboratorio

Cuando la masa puede transferirse por medio delmovimiento molecular fortuito en los fluidos (movimiento individual de las molculas),debido a una diferencia de concentraciones. La difusin molecular puede ocurrir ensistemas de fluidos estancados o en fluidos que se estn moviendo.HAY DOS MODOS DE TRANSFERENCIA DE MASA:Transferencia de Masa Molecular

Sucede cuando La masa puede transferirse debidoal movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efecte enrgimen laminar o turbulento. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandesgrupos de molculas y es influenciado por las caractersticas dinmicas del flujo. Talescomo densidad, viscosidad, etc.Usualmente, ambos mecanismos actan simultneamente. Sin embargo, uno puedeser cuantitativamente dominante y por lo tanto, para el anlisis de un problema enparticular, es necesario considerar solo a dicho mecanismo. La transferencia de masaen slidos porosos, lquidos y gases sigue el mismo principio, descrito por la ley de Fick.2. Transferencia de Masa Convectiva.

PROCESO DE DIFUSIN Proceso de difusin difusin molecular en gases Difusin molecular Ley de fick difusin molecular en lquidos transferencia de masa a travs del material del envase

difusin molecular en solidos PROCESO DE DIFUSIN la difusin molecular depende fuertemente de las caractersticas fsicas del fluido, como por ejemplo la temperatura de este.en general tambin se puede definir la difusin como el flujo de alguna propiedad desde concentraciones altas a concentraciones bajas. esta propiedad puede ser tan real como partculas o pueden ser alguna propiedad del fluido, tal como su temperatura o su rotacin anular . La difusin es el movimiento, bajo la influencia de un estimulo fsico, de un componente individual a travs de una mezcla. La causa ms frecuente de la difusin es un gradiente de concentracin del componente que difunde. Un gradiente de concentracin tiende a mover el componente en una direccin tal que igual las concentraciones y anule el gradiente2. DIFUSIN MOLECULAR movimiento de molculas cuando hay un gradiente concentracinLa difusin molecular es el viaje de uno o mas componentes a travs de otros ocasionados por una diferencia de concentraciones o de potencial qumico cuando se ponen en contacto dos fases inmiscibles, que se encuentran estancadas o en rgimen laminar. El proceso de difusin puede describirse matemticamente utilizando la ley de difusin de fick.

La ley de fick es el modelo matemtico que describe la transferencia molecular de masa, en sus temas o procesos donde puedan ocurrir solo difusin o bien difusin mas conveccin. En este trabajo , una idea central ser el clculo de los coeficientes de transferencia de masa para diferentes sistemas ( estados de agregacin de la materia)3. LEY DE FICK DIFUSION MOLECULAR : LEY DE FICK El flujo de partculas tiene una direccin opuesta al gradiente de partculas y es proporcional a el.El coeficiente de proporcionalidad depende del tipo de sustancia y se determina coeficiente de difusin molecular LEY DE FINCK

Flujo = J = nmero de molculas por unidad de rea y unidad de tiempoD = coeficiente de difusinC = nmero de moles por unidad de volumen.dC/dx= gradiente de concentracin

DIFUSIN MOLECULAR EN GASES Es el fenmeno por el cual las molculas de un gas se distribuyen uniformemente en el otro gas. Tambin se establece como la capacidad de las molculas gaseosas para pasar a travs de aberturas pequeas, tales como paredes porosas, de cermica o porcelana que no se halla vidriadaLey de la Difusin GaseosaFue establecida por Thomas Graham; quien manifiesta lo siguiente: En las mismas condiciones de presin y temperatura, las velocidades de difusin de dos gases soninversamente proporcionales a las races cuadradas de sus masas moleculares.

DIFUSIN MOLECULAR EN GASES.En la figura se muestra esquemticamente el proceso de difusin molecular. Se ilustra la trayectoria desordenada que la molcula A puede seguir al difundirse del punto (1) al (2) a travs de las molculas de B. Si hay un nmero mayor de molculas de A cerca del punto (1) con respecto al punto (2), entonces, y puesto que las molculas se difunden de manera desordenada, en ambas direcciones, habr ms molculas de A difundindose de (1) a (2) que de (2) a (1). La difusin neta de A va de una regin de alta concentracin a otra de baja concentracin.

En el diagrama se muestran dos gases A y B, contenidos en dos recipientes separados y comunicados por un tubo. Ambos a una Presin total constante P. El tubo que sirve para que se verifique la difusin molecular en estado estacionario.La presin parcial pA 1 > pA2 y pB2 > pB1.Las molculas de A se difunden hacia la derecha y las de B hacia la izquierda. Puesto que la presin total P es constante en todo el sistema, los moles netos de A que se difunden hacia la derecha deben ser iguales a los moles netos de B, que lo hacen hacia la izquierda. Si no fuera as, la presin total no se mantendra constante. CONTRADIFUSIN EQUIMOLAR EN GASES

Escribiendo la ley de Fick para B cuando C es constante

Ahora bien, puesto que P = pA + pB = constante, se tiene

Diferenciando ambos lados

Igualando la ecuacin (3) con la (4)

Sustituyendo la ecuacin (6) en la (7) y cancelando los trminos iguales

Esto demuestra que para una mezcla gaseosa binaria de A y B, el coeficiente de difusividad DAB para la difusin de A en B es igual a DBA para la difusin de B en A.DIFUSIN MOLECULAR EN LQUIDOS la velocidad de difusin molecular en los lquidos es mucho menor que en los gases.

Puesto que las molculas de un liquido estn mas prximas unas de otras que en los gases, la densidad y la resistencia a la difusin en aquel son mucho mayores y, adems debido a esta proximidad de las molculas, las fuerzas de atraccin en ellas tienen un efecto importante sobre la difusin. En la difusin de lquidos, una de las diferencias ms notorias con la difusin en gases es que las difusividades suelen ser bastante dependientes de la concentracin de los componentes que se difunden.ECUACIONES PARA LA DIFUSIN MOLECULAR EN LQUIDOS.

Ecuacin de la ley de Fick de Transferencia de Masa

La Ecuacin de la ley de Ficks para Lquidos Difusin Molecular en Slidos.La difusin en los solidos se da mas lenta que en la e los lquidos y gases. La trasferencia de masa en los solidos es muy importante en los procesos qumicos y biolgicos.

El trasporte en solidos se pueden clasificar en los tipos de difusin. La difusin que sigue la ley de fick, y que no depende primordialmente de la estructura del solido; y la difusin en solidos porosos, en la que la estructura real y los canales vacos reciben gran importancia. Difusin en solidos que siguen la ley de fick Difusin en solidos porosos Este tipo de difusin de solidos no dependen de la estructura real del solido. La difusin se verifica cuando el fluido o soluto que se difunde, se disuelve en el solido para formar una solucin mas o menos homognea. En este tipo de solidos los canales y espacios vacos interconectados afectan al tipo de difusin.

TRANSFERENCIA DE MASA A TRAVS DEL MATERIAL DEL ENVASE Un requisito importante en la seleccin de los sistemas de envasado de alimentos son las caractersticas aislantes del material del envasado. El envase debe de proporcionarse una barrera a la humedad con el fin de mantener el producto alimenticio fresco y crujiente. La eleccin apropiada de los materiales del envase es beneficiosa para mantener la vida til de los alimentos. Las propiedades aislantes de un envase puede expresare en trminos de permeabilidad. La permeabilidad del material de un envase proporciona una medida de la posibilidad de que ciertos gases o vapores lo atraviesen. En trminos cuantitativos la permeabilidad es la masa de gas o vapor trasferido por unidad de tiempo, rea y/o fuerza impulsora. La ley de difusin de Fick puede utilizarse para el desarrollo de una expresin que defina el proceso del transporte de un gas a travs de una material polimrico. A partir de la ecuacin (11).Esta ecuacin sera suficiente para determinar la velocidad del flujo, mB/A, pero las concentraciones de gas en las superficies de la pelcula son ms difciles de medir que las presiones parciales. Las concentraciones pueden convertirse en presiones parciales utilizando la ley de Henry.donde S es la solubilidad (mol/cm3; atm) y p es la presin parcial del gas (atm) Entonces, tenemosLa cantidad DBS se conoce como el coeficiente de permeabilidad PB.

PERMEABILIDAD DEL MATERIAL DEL ENVASE A LOS GASES PERMANENTES Algunos gases como el nitrgeno, el oxigeno, el hidrogeno; que presentan bajos puntos de ebullicin se conocen como gases permanentes. Todos ellos presentan un comportamiento ideal de acuerdo a la permeabilidad a travs de los materiales utilizados en envases. Es evidente que para cualquier gas existen materiales con permeabilidad muy diferentes. Los gases permanentes presentan tambin comportamiento ideal.La permeabilidad puede considerarse independiente de la concentracin La permeabilidad cambia con la temperatura de acuerdo con la siguiente expresin. Donde Ep es la energa de activacin para la permeabilidad(Kcal/mcl)Envasar los alimentos es una prctica relativamente reciente que persigue alargar la vida comercial de los alimentos. Para ello, es necesario que el alimento no secontamine. El aislamiento es, en este punto, una de las prioridades fundamentales del envase. Se necesita una impermeabilidad adecuada a la humedad, al oxgeno o incluso a la luz; pero, al mismo tiempo, se produce una migracin desde los materiales del envase hacia el alimento, por lo que es necesario controlar el tipo y la calidad del envase con el fin de impedir que este fenmeno se traduzca en toxicidad para los consumidores. (RODRIGUEZ, 2006)Gracias