BALANCE DE CALOR EN EL PROCESO TERMICO DE LOS ALIMENTOS(SIN CAMBIO DE ESTADO y Cp.

CONSTANTE)

Para efectuar los cálculos de calor en el proceso térmico se debe considerar la siguiente ecuación general:

• Qp = Q1 + Q2 +Q3…..+ Qn-1 + Qn

• Donde:• Qp : Cantidad de calor total consumido durante el proceso térmico.• Q1 : Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura del

ALIMENTO hasta la temperatura final programada.• Q2: Cantidad de calor para elevar la temperatura inicial del equipo

hasta la temperatura final del tratamiento térmico.• Q3 : Cantidad de calor para elevar la temperatura inicial de los

accesorios hasta la temperatura final del tratamiento térmico.• Qn: Perdida de calor al medio circundante durante la operación del

tratamiento térmico.

Cantidad de calor sensible necesario para elevar la temperatura del material hasta la temperatura final programada (Q).-

• Q = mCP( TP - TI )kcal. ……………………….(1)

• Donde: • m : Peso del material en kg.• CP : Calor especifico del material kcal/kg °C

• Tp : Temperatura final del tratamiento térmico en °C

• Ti : Temperatura inicial del pescado en °C.

Calor cedido al medio por conducción y convección (Qn)• Q4 =U A t (Tw – T aire)……………………..(2)

• Donde : • A: Superficie exterior del equipo en contacto con el medio ambiente

en m2.• t : tiempo que dura todo el proceso térmico en horas (h)• Tw: Temperatura media de la superficie exterior del equipo de

calefacción Tw = 45°C.• Taire: Temperatura media del medio ambiente en °C, considerar 25°C.• U = Coeficiente de transmisión de calor por convección y radiación al

medio circundante en K cal / m2 h °C.• U = 8,4 + 0,06 (Tw – Taire)……………………..(3)

• Para nuestros cálculos considerar:•

Determinar la cantidad de calor necesario para realizar un proceso de pasteurización de 500l de leche fresca a 62°C/30min. El equipo pasteurizador se muestra en la siguiente figura:

Solución• Datos:• ρleche =1,023 kg/l

• Cp(leche)= 0,9195 kcal / kg °C(leche)

• CP (acero) = 0,115 kcal / kg °C.

• m(equipo) = 450 kg

• h(equipo) = 1,50m.• Diámetro = 1,0m.• Ti = 5°C (leche)• Ti = 21°C (equipo)• Tiempo = 0,5 h

• Los cálculos están referidos a variaciones de temperaturas de los materiales sin cambio de estado por tanto el consumo de calor esta expresado en demanda de calor sensible, considerando además el calor que se pierde por radiación y convección al medio ambiente.

• Para efectuar los cálculos de energía en el proceso de pasteurización se debe considerar la siguiente ecuación general:

• Qp = Q1 + Q2 + Q3

• Donde:• Qp: Cantidad de calor total consumido durante el proceso de

pasteurización.• Q1: Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de la leche

hasta la temperatura de pasteurización programada.• Q2: Cantidad de calor para elevar la temperatura inicial del equipo

hasta la temperatura final de pasteurización.• Q3: Perdida de calor al medio circundante.

Cantidad de calor sensible necesario para elevar la temperatura de la leche hasta la pasteurización(Q1)

• Q1 = mCP( TP - TI )Kcal.

Donde: • m : Peso de la leche a pasteurizar en kg.• CP : Calor especifico de la leche en kcal/kg °C

• TP : Temperatura de pasteurización en °C

• Ti : Temperatura inicial de la leche en °C.• Reemplazando:

Cantidad de calor sensible necesario para elevar la temperatura del equipo pasteurizador (Q2)

• Q2 = mCP( TP - TI )Kcal.

Donde: • m : Peso del equipo en kg.• CP : Calor especifico del material del equipo en kcal/kg °C

• TP : Temperatura de pasteurización en °C = 62°C

• Ti : Temperatura inicial del equipo en °C.= 21°C

• Reemplazando:

Calor cedido al medio por conducción y convección (Q3)• Q3 =U A t (Tw – T aire)

• Donde:• A: Superficie exterior del equipo en contacto con el medio ambiente

en m2

• T : tiempo que dura todo el proceso térmico en horas (h)• Tw: Temperatura media de la superficie exterior de la olla de

calefacción Tw = 45°C.• Taire: Temperatura media del medio ambiente en °C.• U = Coeficiente de transmisión de calor hecho por convección y

radiación al medio circundante en K cal / m2 h °C.

Entonces Q3:

Cantidad de calor necesario para realizar el proceso será:

Ejemplo.-Hallar el calor consumido en el proceso de elaboración de conservas de anchoveta en salsa de tomate por turno:• Datos:

• Calor específico del pescado y materiales.-• Para los cálculos de determinar el calor consumido debemos

considerar las capacidades caloríficas ponderadas de la siguiente tabla:

Se consideran las siguientes operaciones para realizar el balance de calor:

BALANCE DE CALOR EN EL COCINADOR

Para nuestros cálculos considerar las relaciones para el calor sensible y las pérdidas al medio ambiente:

BALANCE DE CALOR EN LA MARMITA PARA CALENTAR LA SALSA:

Balance energético:

BALANCE DE CALOR EN EL TÚNEL DE VACÍO Ó AGOTAMIENTO:

Balance energético:

BALANCE DE CALOR EN EL ESTERILIZADO: Para la operación de esterilización se cuentan con 3 autoclaves las cuales se cargan 4 veces por turno, es decir que se prenden 4 veces las 3 autoclaves.

Datos Total/turno Peso total de sardina = 5100 kg 5100 kg Tiempo total operación/autoclave = 4,5 h 54 h Área exterior del autoclave = 15,56 m2 15,56 m2 Temperatura inicial sardina= 55ºC 55ºC Temperatura final= 115,2ºC 115,2ºC Temperatura inicial salsa= 75ºC 75ºC Temperatura inicial latas= 55ºC 55ºC Peso total autoclave = 1200 kg/autoclave;(1200*4*3veces) 14400kg Peso/carro = 16 kg(64kg/autoclave);(48carrosx16kg/carro)) 768kg Número de carros/autoclave = 4 48u Número de autoclaves = 3 (4 cargas por turno/autoclave)) 12veces Peso /envase = 0,110 kg*14400 1584kg Peso salsa/envase = 0,071kg/envase (0,071*14400) 1022.4 Total de envases = 14400u 14400u

Balance energético:

BALANCE TOTAL DE CALOR: La cantidad de energía necesaria para elaborar 300 cajas de anchoveta en salsa de tomate enenvases oval de 1lb. Por turno es:

GRACIAS