UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNFACULTAD CIENCIAS AGROPECUARIASE.A.P. INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

REOLOGIA DE ALIMENTOS

ESTUDIANTE: Alex Condori ChuraCODIGO: 2011-111080PROFESORA: ING. Sonia PomaredaAO: Tercero CURSO: Anlisis De Alimentos

TACNA - PER2013

REOLOGIA

I. INTRODUCCINLos fluidos constituyen la mayor parte de los alimentos que ingiere el hombre; los adultos consumen ms productos lquidos y pastosos que alimentos slidos por la facilidad de ingestin y digestin; en los nios y recin nacidos la importancia de los alimentos fluidos y particularmente lquidos es fundamental.

Cuando un alimento se procesa, el mismo est sujeto a un movimiento constante; en la prctica es muy difcil pensar en un producto que no requiera movilizacin.

El conocimiento adecuado de las propiedades reolgicas de los alimentos es muy importante por numerosas razones, entre las que destacan las aplicaciones que se detallan a continuacin:

Diseo de procesos y equipos en ingeniera: el conocimiento de las propiedades de comportamiento al flujo y de deformacin de los alimentos son imprescindibles en el diseo y dimensionado de equipos tales como cintas transportadoras, tuberas, tanques de almacenamiento, pulverizadores o bombas para el manejo de alimentos. Adems, la viscosidad se utiliza para la estimacin y clculo de los fenmenos de transporte de cantidad de movimiento, calor y energa. Evaluacin sensorial: los datos reolgicos pueden ser muy interesantes para modificar el proceso de elaboracin o la formulacin de un producto final de forma que los parmetros de textura del alimento se encuentren dentro del rango considerado deseable por los consumidores. Obtener informacin sobre la estructura del alimento: los estudios reolgicos pueden aportarnos informacin que facilite una mejor comprensin de la estructura o de la distribucin de los componentes moleculares de los alimentos, especialmente de los componentes macromoleculares, as como para predecir los cambios estructurales durante los procesos de acondicionamiento y elaboracin a los que son sometidos. Control de calidad: las medidas de la viscosidad en continuo son cada vez ms importantes en muchas industrias alimentarias con objeto de controlar el buen funcionamiento del proceso productivo, as como la calidad de las materias primas, productos intermedios y acabados.

II. DEFINICINLa Reologa es una disciplina cientfica que se dedica al estudio de la deformacin y flujo de la materia. Muchos materiales, tanto naturales como fabricados por el hombre, presentan comportamientos de flujo inusuales; es decir, no newtonianos. Por otra parte, debido al uso prctico para el que ha sido diseado, es, con frecuencia, lo que se espera de dicho material. Un ejemplo de este tipo de comportamiento es el que exhibe la pintura, ya que debe fluir fcilmente cuando se le aplica con una brocha o rodillo, pero el flujo debe cesar casi por completo una vez que ha sido aplicada para evitar que sta chorree sobre la pared.La Reologa estudia este tipo de fluidos. El conocimiento de las causas y el control de su comportamiento de flujo hacen que la Reometraocupe un papel fundamental. Bsicamente la Reometra es el conjunto de tcnicas desarrolladas para llevar a cabo mediciones de parmetros reolgicos. En este curso deFundamentos de Reologa Aplicada se introducen los conceptos bsicos de la Reologa y la Reometra. Por otra parte, se examinan las causas microscpicas y macroscpicas que producen los diferentes comportamientos reolgicos observados. Se presentan resultados correspondientes a diferentes fluidos de inters prctico, tales como suspensiones, polmeros, biofluidosy alimentos.

III. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE COMPORTAMIENTO GEOLGICO DE LOS ALIMENTOSLas razones que justifican el estudio del comportamiento reolgico de los alimentos son las siguientes:1. Contribuye al conocimiento de la estructura y es una herramienta complementaria a las tcnicas usualmente utilizadas para estos estudios. As, por ejemplo existe cierta relacin entre el tamao y la forma molecular de las sustancias en disolucin y suviscosidad, as como entre el grado de entrecruzamiento de lospolmerosy suelasticidad. Por otra parte, a travs de las mediciones de viscosidad de dispersiones de polmeros, pueden realizarse determinaciones de la masa molecular de estos.2. Lareologapresta una preciosa ayuda en el diseo de equipos y procesos de la industria como son los casos de sistemas de bombas y tuberas. Adems durante los procesos de concentracin y evaporacin, la viscosidad es un parmetro crtico que es necesario tener en cuenta para lograr mejoras en la eficiencia de los mismos. Los sistemas de mezcla y agitacin, tambin requieren de los datos de los parmetros reolgicos para los clculos energticos y diseos de reactores.3. En el control de la calidad industrial. Para el caso de la industria panadera, las mediciones de las caractersticas reolgicas de la harina utilizada es de suma importancia, en este caso se evalan entre otras, la dureza, grado de gelatinizacin de los almidones, extensibilidad de la masa y otras propiedades. En esta industria, las mediciones de la plasticidad y de las grasas utilizadas son imprescindibles, pues determinan las caractersticas texturales del producto final.-REOLOGIA EN LA ALIMENTARIAOtras materias primas tales como lasfrutasyvegetalesfrescos requieren en ocasiones determinaciones de la firmeza del fruto para su tratamiento posterior. En cuanto a productos intermedios como pueden ser: pulpas de frutas, derivados del tomate y otros, las determinaciones de viscosidad y/o consistencia se encuentran normalizadas en muchas industrias.En la produccin de helado, las mediciones de la viscosidad de la mezcla son imprescindibles ya que pueden determinar los rendimientos industriales as como la textura del producto terminado.En la produccin de chocolate, las pastas fundidas y las coberturas son controladas adems por las mediciones reolgicas y de igual forma, los rendimientos y la textura del producto terminado pueden estar influenciados por el comportamiento del flujo de estos productos.Para el caso del control de la calidad del producto terminado, se conoce que la textura representa un atributo importante de calidad que puede influir en la aceptacin por el consumidor, tales son los casos de los productos crujientes: snacks, botanas, galletas, panes de corteza dura, papas fritas, etc. Otros derivados de las harinas como las panetelas, tortas, productos de repostera, deben poseer una determinada textura suave y esponjosa que resulte agradable al consumidor.Una viscosidad adecuada en los nctares de frutas, yogur batido, cremas y sopas, salsas derivados del tomate y otros productos viscosos, tambin son preferidas por el consumidor. La consistencia y untosidad de productos grasos tales como margarina, mayonesa y mantequilla tambin resultan parmetros importantes en la calidad.IV. VISCOSIDAD NEWTONIANA:Es la resistencia interna al flujo que experimenta un fluido, esta resistencia se debe al movimiento browniano y a las fuerzas de cohesin intermolecular.

El coeficiente de viscosidad (), es cuantitativo y es la relacin de esfuerzo de corte sobre la velocidad de deformacin ver ecuacin (1).() = (1)Para los fluidos newtonianos esta relacin es una constante, y los que no cumplan este comportamiento se les denomina newtonianos (figura 1).En la mayora de los casos en la industria de los alimentos lo que se hace es tratar de medir viscosidad newtoniana sin prestar atencin a sus caractersticas del fluido son conocidos. Esto da como resultado una viscosidad aparente que representa la viscosidad de un fluido newtoniano con la misma resistencia al flujo a la velocidad de corte escogida pudiendo diferenciar su comportamiento reolgico, mediante la figura Figura 1.- Diagrama reolgico de fluidos newtonianos y no newtonianos.

1. Comportamiento newtoniano.

2. Comportamiento no newtoniano.YLa viscosidad es aquella propiedad de un fluido por virtud de la cual ofrece resistencia al corte. Esta se puede clasificar en newtonianos, donde hay una relacin lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformacin resultante, y en no newtonianos, donde tal relacin lineal no existe. La Ley de la viscosidad de Newton afirma que dada una rapidez de deformacin angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad. La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesin y de su rapidez de la transferencia de la cantidad del movimiento molecular. Un liquido, cuyas molculas dejan espacios entre ellas mucho mas cerradas que las de un gas, tienen fuerzas cohesivas mucho mayor que un gas. La cohesin parece ser la causa predominante de la viscosidad en un lquido; y ya que la cohesin decrece con la temperatura, la viscosidad decrece tambin.a) TIPOS DE VISCOSIDADExisten tres tipos de viscosidad: la viscosidad dinmica, la viscosidad cinemtica y la viscosidad aparente La viscosidad dinmica o absoluta, denominada :Se ha visto anteriormente en la ecuacin. Si se representa la curva de fluidez (esfuerzo cortante frente a velocidad de deformacin) se define tambin como la pendiente en cada punto de dicha curva.En cambio, la viscosidad aparente se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformacin. Este trmino es el que se utiliza al hablar de viscosidad para fluidos no newtonianos

Figura 1: Curva de fluidez para representar la viscosidad dinmica y aparente.Por ltimo existe otro trmino de viscosidad denominado viscosidad cinemtica, que relaciona la viscosidad dinmica con la densidad del fluido utilizado.Las unidades ms utilizadas de esta viscosidad son los centistokes [cst].1 stoke = 100 centistokes = cm2/s Viscosidad cinemtica: Es la razn de viscosidad a densidad de masa. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemtica es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de centmetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 Stokes, que es el submltiplo ms utilizado.

Viscosidad aparente

Es una propiedad reolgica calculada a partir de las lecturas del remetro realizadas por un ingeniero en el fluido de perforacin. Normalmente se abrevia como AV. Se expresa en cP. Centipoises es la cantidad de fuerza requerida para mover una capa de fluido en relacin a otro. Un centipoise es igual a la centsima parte de un poise. Una unidad ms convencional es la mPas unidad derivada del SI.

V.FLUIDOSUn fluido se define como una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicacin de esfuerzos cortantes.

Las caractersticas reolgicas de un fluido son uno de los criterios esenciales en el desarrollo de productos en el mbito industrial. Frecuentemente, stas determinan las propiedades funcionales de algunas sustancias e intervienen durante el control de calidad, los tratamientos (comportamiento mecnico), el diseo de operaciones bsicas como bombeo, mezclado y envasado, almacenamiento y estabilidad fsica, e incluso en el momento del consumo (textura).

A)TIPOS DE FLUIDOS:Segn el diagrama encontramos los tipos de fluido

FLUIDO IDEAL

Es quel fluido que no presenta resisitencia a la deformacin, no tiene estructura

FLUIDO NEWTONIANO

Possee el verdadero flujo viscoso La velocidad de corte o de fermacion es directamente proporcional al esfuerzo de corte La viscosidad esta dada por lo pendiente de esfuerzo de corte y velocidad de corte

Es una relacin directa y linial

LOS FLUIDOS NEWTONIANOS TPICOS SON :Agua, bebidas acuosas, te, caf, cerveza, bebidas carbonatadas, jarabe de azcar, mayora de mieles, aceites, leche, jugos filtrados Lo caracterstico de este tipo es que cumple con la ecuacin Los fluidos de alta viscosidad newtoniano se le conoce como viscoso mientras que un fluido con baja viscosidad se le llama movil

La mayora de alimentos tienen un comportamiento no newtoniano

FLUIDO NO NEWTONIANO

No cumple con la ley de newton =T :UD. La relacin entre T y D es no lineal Dentro de este grupo de fluidos se encuentra la mayora de alimentos lquidos Tiene un comportamiento complejo. Debido a que los alimentos fluidos son sistemas coloidales mltiples complejos frecuentemente muy heterogneos: protenas, carbohidratos , grasas, agua, minerales, etc.

(i) FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO APLICACIN DEL ESFUERZO DE CORTEEstos fluidos se pueden clasificar dependiendo de si tienen o no esfuerzo umbral, es decir, si necesitan un mnimo valor de esfuerzo cortante para que el fluido se ponga en movimiento.CARACTERSTICAS

La viscosidad aparente (m) o ndice de consistencia no se encuentra influenciada por el tiempo de aplicacin de esfuerzo de corte pero no tiene una relacin linia entre T y D

Estos fluidos alcanzan rpidamente el equilibrioa. FLUIDO PLSTICOSon aquellos en los que es necesario un esfuerzo de corte inicial (T) para que el lquido fluya a deforme o desparrame. Una vez pasado el T el fluido se comporta como un fluido newtoniano (T vs D)

Ejemplo tpico: ktchup de tomate, mayonesa, crema batidaB=tiene el mayorA=tiene menosC=tiene una mayor

La ecuacin general para alimentos fluidos independientes del tiempoT = esfuerzo corteTo = esfuerzo de corte inicialm = ndice de consistencia (viscosidad es FNN) o viscosidad aparenten = ndice reo lgico (n-1)Algunos ejemplos de comportamiento plstico son el chocolate, la arcilla, la mantequilla, la mayonesa, la pasta de dientes ,las emulsiones, las espumas, etc.

b. FLUIDOS PSEUDO PLSTICOLa relacin T y D no es lineal viscosidad aparente o consistencia disminuye cuando aumenta el esfuerzo de corteEste tipo de fluidos se caracterizan por una disminucin de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformacin. Su comportamiento se puede observar en las siguientes

Son raros en productos alimenticios ms difcil de encontrarlos en alimentos procesados ej.:Suspensin de almidn al 60% Ejemplos de fluidos pseudoplsticos son: algunos tipos de ktchup ,mostaza, algunas clases de pinturas, suspensiones acuosas de arcilla, etc.

El ktchup como ejemplo de fluido pseudoplstico .La formulacin matemtica de un fluido pseudoplstico es bastante compleja aunque para movimiento simple se pueden utilizar varias formulas

Siendo: : el esfuerzo cortante [mPa]. D: la velocidad de deformacin [s-1] m: ndice de consistencia o viscosidad aparenten: ndice reologico (n=1)

c. FLUIDOS DILATANTES:La viscosidad aparente (m)aumenta con el incremento del esfuerzo de corte (T) aparece el espesamiento Los fluidos dilatantes son suspensiones en las que se produce un aumento de la viscosidad con la velocidad de deformacin, es decir, un aumento del esfuerzo cortante con dicha velocidad. representa las curvas de fluidez y viscosidad para este tipo de fluidos:

Ejemplos de este tipo de fluidos son: la harina de maz,las disoluciones de almidn muy concentradas, la arena mojada, dixido de titanio, etc.

d. FLUIDOS MIXTOS Tiene un comportamiento reo lgico de los fluidos diferentes Tipos de fluidos plsticos --- requiere un esfuerzo de corte lineal (To) para deformarse

TIPO 1Fluidos dilatantes + fluidos plsticos T = To + mDn 1