LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIASUNS

I. OBJETIVOS: Proporcionar conocimientos prcticos sobre la determinacin de algunas caractersticas reolgicas de fluidos alimentarios.

Conocer los equipos ms comunes utilizados, en la determinacin de estas caractersticas reolgicas.

Estudiar los principios del funcionamiento del viscosmetro capilar (CANNON-FENSKE) y del viscosmetro de cilindros coaxiales.

Determinar la viscosidad newtoniana de un fluido de prueba utilizando un viscosmetro capilar.

Caracterizacin del comportamiento reolgico de diversos fluidos alimenticios tipo newtoniano, pseudoplastico y dilatantes utilizando un viscosmetro de cilindros coaxiales.

Estudiar el efecto que el contenido en slidos solubles produce en dicho comportamiento reolgico.

Estudiar el efecto de la temperatura sobre el comportamiento reolgico del alimento estudiado.

II. MATERIALES Y METODOS:

Bao Mara

Probetas, vasos precipitados, etc.

Muestras: mango, pectina, CMC, solucin azucarada, manzana, yogurt.

Viscosmetro De Cilindros Coaxiles Brookfield DV II

CMC Y PECTINA

///

SOLUCIN AZUCARADA

III. RESULTADOS Y DISCUSION:

Viscosmetro de cilindros coxiales:Utilizamos tres muestras a temperatura ambiente: yogurt, mango y manzana, de los cuales realizaremos una evaluacin reolgica, adems utilizamos muestras de pectina y CMC evaluadas a diferentes temperaturas y concentraciones.

MANGO:

Datos obtenidos del remetro:

NumeroTiempo (s)Ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131,0052,25422.42327,8

2612,00312,1431,011727,8

3923,00717,8430,775527,8

41234,00321,7430,639527,8

51545,00124,7530,550127,8

61856,00127,1760,485327,8

72166,99829,4260,439227,8

82477,99631,4180,402827,8

92788,99433,1780,372827,8

103099,99234,8480,348527,8

13399,98533,5210,335327,8

23688,98931,8510,357927,8

33977,99229,9790,384427,8

44266,99428,1010,419527,8

54555,99625,9730,463827,8

64845,00123,5100,522427,8

75133,99920,8370,612927,8

85422,99917,4480,758727,8

95712,00313,07910.89727,8

10601,0053,86738.46727,8

Graficando:

Observando las dos graficas podemos determinar que el modelo adecuado es el de Oswald (grafica 02) ya que presenta un R2 ms aproximado a la unidad.

Entonces de acuerdo a esto, la ecuacin ser:Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald

MANZANA:Datos obtenidos del remetro:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

130.991237.481239.519528.3

2611.993410.538342,30328.3

3922.988441.233191,94428.3

41234.001461.495135,73028.3

51544.995476.111105,81428.3

61855.998487.96687,13928.3

72166.999498.00574,33028.3

82478.004506.23564,89928.3

92789.003513.36557,68028.3

1030100.003520.39552,03828.3

133100.003520.22552,02128.3

23688.999510.39857,34928.3

33977.997501.17064,25528.3

44266.999491.20273,31528.3

54555.996481.29285,95128.3

64844.994469.659104,38328.3

75133.996454.587133,71828.3

85423.002434.851189,05128.3

95711.995404.863337,53528.3

10600.995239.3252,404,40128.3

Graficando:

Observando las dos graficas podemos determinar que el modelo adecuado es el de Oswald (grafica 04) ya que presenta un R2 ms aproximado a la unidad.

Entonces de acuerdo a esto, la ecuacin ser:

Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald

YOGURT:

Datos obtenidos del remetro:

NumeroTiempo (s)Esfuerzo cortante (Pa)Ritmo cortante (1/s)Viscosidad (Pa.s)Temperatura (C)

131.7011.00716.88027,9

263.42912.0070,285627,9

394.59623.0050,199827,9

4125.99334.0010,176327,9

5157.56644.9980,168127,9

6189.18655.9980,16427,9

72110.70666.9940,159827,9

82412.24677.9940,15727,9

92713.80088.9920,155127,9

103015.33299.9920,153327,9

13314.52599.9870,145327,9

23613.10788.9920,147327,9

33911.61077.9940,148927,9

44210.10866.9960,150927,9

5458.67455.9980,154927,8

6487.16945.0010,159327,9

7515.76834.0030,169627,8

8544.46823.0050,194227,8

9573.37212.0070,280927,8

10601.8331.00718.19327,8

Graficando:

Observando las graficas podemos determinar que el modelo adecuado es el de Hershel Bulkley (grafica 07) ya que presenta un R2 ms aproximado a la unidad.

Entonces de acuerdo a esto, la ecuacin ser:

Tenemos:

Mejor regresin: Hershel Bulkley

Evaluacin reolgica de pectina y CMC:

CMC: Se trabaj el CMC a dos concentraciones y tres temperaturas. CMC 1%Evaluacin reolgica de CMC 1% a 35 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131.0100.9050.896236.3

2612.0077.5070.625236.3

3923.00511.5930.503936.3

41234.00514.7800.434736.3

51545.00117.3670.385936.3

61856.00119.5960.349936.3

72166.99821.6020.322436.3

82477.99423.3790.299836.3

92788.99225.0180.281136.3

103099.98926.5280.265336.3

13399.98726.3830.263936.3

23688.99224.8290.27936.3

33977.99423.1560.296936.3

44266.99421.3920.319336.3

54555.99819.4080.346636.3

64845.00117.1410.380936.3

75134.00114.5550.428136.3

85423.00311.4180.496436.3

95712.0057.4410.619836.3

10601.0101.06910,59036.3

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 10Tenemos:

Mejor regresin: Hershel Bulkley

Evaluacin reolgica de CMC 1% a 45 C:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131.0100.9460,937245,2

2612.0077.1370,594445,2

3923.00511.1290,483745,3

41234.00314.2470,419045,3

51545.00316.7800,372945,3

61855.99618.9670,338745,3

72166.99820.9470,312645,3

82477.99622.7240,291445,3

92788.99224.3140,273245,3

103099.98925.7970,258045,3

13399.98925.3560,253645,4

23688.99223.8350,267845,4

33977.99422.1660,284245,4

44266.99620.3390,303645,4

54556.00118.3300,327345,4

64845.00316.1600,359145,4

75134.00313.6220,400645,4

85423.00510.5960,460645,4

95712.0076.7800,564745,4

10601.0100.9660,956545,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 13Tenemos:

Mejor regresin: Hershel Bulkley

Evaluacin reolgica de CMC 1% a 55 C

Tiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

31.0100.6970,690355,1

612.0075.6850,473555,2

923.0059.1760,398855,2

1234.00311.9840,352455,2

1545.00114.2940,317655,2

1855.99816.3340,291755,2

2166.99618.1060,270355,2

2477.99419.7860,253755,2

2788.99221.2970,239355,2

3099.98922.7080,227155,2

3399.98922.4350,224455,2

3688.98921.0060,236155,2

3977.99419.4860,249855,2

4266.99617.8330,266255,2

4555.99815.9600,285055,2

4845.00113.9540,310155,2

5134.00311.6600,342955,2

5423.0038.9320,388355,2

5712.0075.5590,462955,2

601.0100.8120,804255,2

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grafica N 15Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald

CMC 2.5%

Evaluacin reolgica de CMC 2.5% a 35 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

130.99435.64235.85536,4

2611.997150.45612.54136,4

3922.997196.3448.53836,4

41234.000226.0796.64936,4

51545.000248.4245.52136,4

61856.000266.3504.75636,4

72166.999281.4994.20236,4

82478.001294.4033.77436,4

92789.000305.9043.43736,4

1030100.001316.0633.16136,4

133100.001314.8753.14936,4

23689.000303.4413.40936,4

33978.000291.5423.73836,4

44267.000278.1644.15236,4

54556.000262.5204.68836,4

64844.997244.1755.42736,4

75133.995221.2656.50936,4

85422.993191.2548.31836,4

95711.991145.96212.17336,4

10600.99536.60536.77636,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 19Tenemos:

Mejor regresin: Hershel Bulkley

Evaluacin reolgica de CMC 2.5% a 45 C:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

130.99441.31141.557945,4

2611.997165.77113.817445,4

3922.994214.9469.347945,4

41233.998246.2477.242945,4

51545.000268.5515.967845,4

61856.001285.8995.105245,4

72167.000300.3494.482845,4

82478.001312.5484.007045,4

92789.002322.0533.618545,4

1030100.001331.8223.318245,4

133100.003326.0633.260545,5

23688.999313.6503.524245,5

33977.998301.0583.859845,5

44266.996286.7044.279445,5

54556.000270.3334.827445,5

64844.994251.1425.581745,5

75133.998227.7326.698345,5

85422.991196.70485.555045,5

95711.991150.16312.523145,5

10600.99538.31338.491745,5

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grafica N 21Tenemos:

Mejor regresin: Hershel Bulkley

Evaluacin reolgica de CMC 2.5% a 55 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

130.99425.59525.747355,2

2611.996120.64910.057555,2

3922.995162.9687.087055,2

41233.996190.7175.610055,2

51544.999211.3104.695955,2

61856.001228.3994.078555,2

72167.000242.5223.619755,2

82478.001254.6733.265055,2

92789.000265.5442.983655,2

1030100.002274.6532.746555,2

133100.002272.9642.729655,2

23689.000262.2512.946655,2

33978.000250.6743.213855,2

44266.996237.6253.546855,2

54556.000222.9243.980855,2

64844.995206.1504.581655,2

75133.996184.8815.438355,2

85422.997157.6596.855755,2

95711.993117.4899.796155,2

10600.99527.21827.345155,2

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 25Tenemos:

Mejor regresin: Hershel Bulkley

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA:TK (1%)1/TLn(k)

351.4200.0280.351

451.2270.0220.204

551.2250.0180.202

Observamos:

TK (2%)1/TLn(k)

3541.0990.0283.716

4544.6110.0223.797

5531.7530.0183.457

Observamos:

PECTINA: Se trabaj la pectina a tres concentraciones y tres temperaturas.

PECTINA 1%Evaluacin reolgica de la pectina al 1% a 35 C:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

1399.9890.7670,007736,4

26122.2130.9530,007836,4

39144.4341.1370,007936,4

412166.6571.3240,007936,4

515188.8781.4900,007936,4

618211.1011.6300,007736,4

721233.3221.8070,007736,4

824255.5452.0530,008036,4

927277.7662.2600,008136,4

1030299.9902.4550,008236,4

133299.9902.4760,008336,4

236277.7662.2610,008136,4

339255.5452.0620,008136,4

442233.3221.8260,007836,4

545211.1011.6160,007736,4

648188.8781.4580,007736,4

751166.6571.3180,007936,4

854144.4341.1280,007836,4

957122.2130.9400,007736,4

106099.9890.7380,007436,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 27Tenemos:

Mejor regresin: Ley de Potencia de Oswald

Evaluacin reolgica de la pectina al 1% a 45 C:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

1399.9890.8530,008545,2

26122.2131.0780,008845,2

39144.4341.2810,008945,2

412166.6571.4820,008945,2

515188.8781.6780,008945,3

618211.1011.8550,008845,3

721233.3242.0840,008945,3

824255.5452.3610,009245,3

927277.7662.5920,009345,3

1030299.9922.7950,009345,3

133299.9902.8040,009345,4

236277.7662.5230,009145,4

339255.5452.2990,009045,4

442233.3222.1420,009245,4

545211.1011.9320,009245,4

648188.8781.7260,009145,4

751166.6571.4980,009045,4

854144.4341.2930,009045,4

957122.2131.0950,009045,4

106099.9890.8960,009045,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 30Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald

Evaluacin reolgica de la pectina al 1% a 55 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

1399.9891.9280,019355,2

26122.2132.3340,019155,2

39144.4342.6890,018655,2

412166.6573.0320,018255,2

515188.8783.3880,017955,2

618211.1013.7340,017755,2

721233.3244.0510,017455,2

824255.5484.3660,017155,2

927277.7694.6970,016955,2

1030299.9905.0200,016755,2

133299.9904.9460,016555,3

236277.7664.6230,016655,3

339255.5454.2910,016855,3

442233.3223.9660,017055,3

545211.1013.6080,017155,3

648188.8783.3050,017555,3

751166.6552.9440,017755,3

854144.4342.5890,017955,3

957122.2132.2600,018555,3

106099.9891.9110,019155,3

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 32Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald

PECTINA 2%

Evaluacin reolgica de la pectina al 2% a 35 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

1399.9897.6490,076536,3

26122.2139.1740,075136,3

39144.43410.7340,074336,3

412166.65512.1970,073236,3

515188.87813.6750,072436,3

618211.09915.1240,071636,3

721233.32216.5020,070736,3

824255.54817.8910,070036,3

927277.76619.2380,069336,3

1030299.99020.5400,068536,3

133299.99020.3540,067836,3

236277.76619.0020,068436,4

339255.54817.6390,069036,4

442233.32416.2640,069736,4

545211.10114.8690,070436,4

648188.87813.4510,071236,4

751166.65712.0170,072136,4

854144.43410.5490,073036,4

957122.2139.0550,074136,4

106099.9897.5120,075136,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 35Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la Petencia de Oswald

Evaluacin reolgica de la pectina al 2% a 45 C:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

1399.9898.2640,082645,3

26122.2139.9850,081745,3

39144.43411.6090,080445,3

412166.65713.2180,079345,3

515188.87814.7350,078045,3

618211.10116.2310,076945,3

721233.32217.7730,076245,3

824255.54519.2140,075245,3

927277.76620.6440,074345,3

1030299.99022.0300,073445,3

133299.99021.6230,072145,4

236277.76920.1620,072645,4

339255.54518.6980,073245,4

442233.32217.2230,073845,4

545211.10115.7530,074645,4

648188.87814.2280,075345,4

751166.65712.6940,076245,4

854144.43611.1020,076945,4

957122.2139.4820,077645,4

106099.9897.8470,078545,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 38Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald

Evaluacin reolgica de la pectina al 2% a 55 CNumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131.0120.0000,000054,8

2612.0070.5330,044454,9

3923.0051.1560,050354,9

41234.0031.7110,050354,9

51545.0012.3020,051254,9

61855.9982.8160,050354,9

72166.9963.3370,049854,9

82477.9943.8930,049954,9

92788.9924.4130,049654,9

103099.9894.9110,049154,9

13399.9894.8430,048455,0

23688.9924.3400,048855,0

33977.9943.8010,048755,0

44266.9963.2950,049255,1

54555.9982.7450,049055,1

64845.0012.2120,049255,1

75134.0031.6770,049355,1

85423.0051.1460,049855,1

95712.0090.6550,054655,1

10601.0100.0000,000055,1

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 40Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald

PECTINA 4%Evaluacin reolgica de la pectina al 4% a 35 C:

NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131.0100.3800,376336,3

2612.0075.0060,416936,3

3923.0059.2680,402936,3

41234.00313.3000,391236,3

51545.00117.1420,380936,3

61855.99820.7960,371436,3

72166.99624.2640,362236,3

82477.99627.6100,354036,3

92788.99230.8370,346536,3

103099.98933.9940,340036,3

13399.98733.7800,337836,3

23688.99230.6290,344236,3

33977.99427.2800,349836,4

44266.99623.9520,357536,4

54555.99620.4690,365536,4

64845.00116.8440,374336,4

75134.00313.0510,383836,4

85423.0059.0940,395336,4

95712.0074.9270,410336,4

10601.0100.5260,521036,4

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 44Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald

Evaluacin reolgica de la pectina al 4% a 45 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131.0100.3520,349045,5

2612.0073.4900,290745,5

3923.0056.4380,279845,5

41234.0039.3590,275345,5

51545.00112.1370,269745,5

61855.99814.8890,265945,5

72166.99617.5140,261445,5

82477.99620.0980,257745,5

92788.99222.6130,254145,5

103099.98925.0350,250445,5

13399.98924.9480,249545,5

23688.99222.5360,253245,5

33977.99420.0010,256445,6

44266.99617.4870,261045,6

54555.99814.8530,265245,6

64845.00112.1080,269145,6

75134.0019.3080,273845,6

85423.0056.3640,276645,6

95712.0073.4510,287445,6

10601.0100.4950,490545,6

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 46Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald

Evaluacin reolgica de la pectina al 4% a 55 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)

131.0100.3500,347054,8

2612.0072.8340,236054,9

3923.0075.2880,229854,9

41234.0037.6090,223854,9

51545.0019.9360,220854,9

61855.99812.1160,216454,9

72166.99814.2630,212954,9

82477.99416.3350,209454,9

92788.99218.3820,206654,9

103099.98920.3820,203854,9

13399.98919.8810,198855,1

23688.99217.8780,200955,1

33977.99415.8410,203155,1

44266.99413.7550,205355,1

54555.99811.6270,207655,1

64845.0039.4610,210255,1

75134.0037.2050,211955,1

85423.0054.9150,213755,1

95712.0072.6740,222755,1

10601.0100.3740,370755,1

El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grafica N 49Tenemos:

Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald

EFECTO DE LA TEMPERATURA:TK (1%)1/TLn(k)

350.0050.028-5.298

450.0070.022-4.962

550.0350.018-3.335

TK (2.5%)1/TLn(k)

350.1180.028-2.137

451.4200.0220.351

551.0050.0180.00498

TK (4%)1/TLn(k)

350.46340.028-0.769

450.3980.022-0.921

550.3380.018-1.087

EFECTO COMBINADO TEMPERATURA CONCENTRACION1.0591.0480.866

0.9030.6340.049

0.9340.8960.881

0.6340.6580.739

0.4220.4530.453

IV. BIBLIOGRAFA: Steffe, James F., Ph.D., P.E. Rheological Methods In Food Process Engineering 2da Ed., Ed Freeman Press, USA, 1992.

Gerhart, R. Groos y J. Hochstein Fundamentos de Mecnica de los Fluidos. (1995) Wilmington, Delaware, USA. Addison-Wesley Iberoamericano, S.A. Segunda Edicin.

Mccabe W, et al. Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica, 4ta Ed. McGraw Hill, Espaa 1998.

Viscosmetro capilar de CANNON FENSKE

Viscosmetro de cilindros coloidales Brookfield DV II

Materia prima (yogurt, mango y manzana verde)

Acondicionamiento de la materia prima (solo mango y manzana), el yogurt se deja igual.

Pelado (mango y manzana) y despus colarlo obteniendo asi la pulpa

Luego invertir las pulpas de las frutas en diferentes vasos precipitados.

Insertar el huso en el fluido de prueba hasta, que lo tape por completo.

Finalmente se llev al remetro y se tom las respectivas lecturas.

Materia prima (CMC y Pectina )

Acondicionamiento de la materia prima

A diferentes temperaturas y a diferentes concentraciones

Temperaturas:

Ambiente

35

45

55

Concentraciones:

1%

2%

4%

5%

Finalmente se llev al remetro y se tom las respectivas lecturas.

Materia prima (azcar ) a diferentes concentraciones (10%,20% y 30%) y a diferentes temperaturas (ambiente, 35 y 45)

Pesar diferentes concentraciones de azcar (10%, 20%, 30%) y agregar 200 ml de agua a cada concentracin para as diluir.

Luego agregar dicha dilucin al viscosmetro capilar y aplicar succin sobre la rama G del viscosmetro, sumergiendo la rama A en la muestra liquida.

Despus enrasar el nivel del liquido sobre la marca E. tapar la rama A y volver al viscosmetro a su posicin normal.

Aplicar succion sobre la rama A y enrasar el nivel del liquido sobre la marca C. Medir el tiempo y la densidad

Ing. Agroindustrial IX ciclo1