I. INTRODUCCION

El agua es el ingrediente fundamental en la mayoría de los alimentos. En productos tales como la

leche y jugos de fruta ella excede de 85%. Esta agua puede ser reducida ventajosamente de modo

de ahorrar en envasado, almacenaje y transporte.

Los métodos más comunes para reducir el contenido de agua en alimentos líquidos son la

evaporación y la cristalización fraccionada.

La concentración por evaporación se ha aplicado a jarabes de azúcar para caramelizar, leche y

jugos de frutas y pulpas de frutas para fabricación de néctares, panqueques, helados y productos

de pastelería.

La evaporación es la operación unitaria que se utiliza para la remoción parcial de agua de un

alimento líquido mediante ebullición; al hacerlo se presenta una concentración de sólidos en el

alimento. En procesos de transformación que requieran de concentración previa tales como la

producción de extractos de altos sólidos o secos a partir de jugos de frutas, leche y café, la

evaporación es una operación previa al secado, congelación o esterilización. Con ella además se

reduce la actividad de agua, lo que favorece la preservación se logra desarrollar en algunos casos

sabores y coloración deseable como en los casos de productos caramelizados y/o panadería.

La forma más sencilla de evaporación es la que se lleva a presión atmosférica; sin embargo, ya que

la mayoría de los alimentos son deteriorados por el calor este método prolonga demasiado la

exposición del producto a altas temperaturas. Por esta razón se utiliza el vacío para permitir la

evaporación del agua a bajas temperaturas; simultáneamente con esta técnica, y con el uso de

trenes de varios evaporadores que aprovechan los vapores generados entre ellos, se alcanza

eficiencias energéticas importantes.

El ingeniero de alimentos debe, a partir de los balances de materia y energía, establecer las

especificaciones de tamaño y capacidad de operación, la selección del equipo para la evaporación,

pero se va a encontrar que existen muchísimos tipos de evaporadores en el mercado; para realizar

la elección apropiada se debe realizar un estudio cuidadoso de la interrelación entre las

propiedades fisicoquímicas y termodinámicas de las sustancias y las diversas partes que componen

un equipo.

II. OBJETIVOS

Reconocer la importancia de la evaporación en los procesos de la industria de alimentos Descripción e identificación del evaporador Realización de la concentración de una solución para la determinación de la cantidad de

vapor primario, economía de vapor y la energía utilizada. Aplicar en el desarrollo de ejercicios, las ecuaciones referentes a los balances de energía

en la evaporación

III. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

Evaporación

Fellows (1994) nos menciona que la evaporación consiste en la eliminación del agua de los alimentos por ebullición. Teóricamente en la evaporación el calor latente del medio de calentamiento (vapor) se transite al alimento para aumentar su temperatura hasta el punto de ebullición (calor sensible). La tensión de vapor aumenta y la transmisión de calor latente de vaporización del vapor provoca la formación de burbujas de vapor en el líquido que es finalmente eliminado de la superficie del líquido en ebullición.

Esta operación consiste en la separación de un disolvente volátil de un soluto no volátil por vaporización del disolvente; el agua es el disolvente que con más frecuencia hemos de separar. La calefacción se efectúa por medio del vapor condensante. (Once y Tojo, 1979)

La forma más sencilla de evaporación es la que se lleva a presión atmosférica; sin embargo, ya que la mayoría de los alimentos son deteriorados por el calor este método prolonga demasiado la exposición del producto a altas temperaturas. Por esta razón se utiliza el vacío para permitir la evaporación del agua a bajas temperaturas; simultáneamente con esta técnica, y con el uso de trenes de varios evaporadores que aprovechan los vapores generados entre ellos se alcanzan eficiencias energéticas importantes. (Orrego, 2003).

En la evaporación de jugos de frutas como el zumo de naranja, los problemas son muy diferentes a los de la evaporación de una sal típica, como el NaCl. Los jugos de frutas son sensibles al calor y su viscosidad aumenta notablemente al concentrar la solución. Además, la materia sólida en suspensión en los jugos de frutas tiende a adherirse a la superficie de calentamiento, causando sobrecalentamientos que conducen a carbonizaciones y deterioro del material (B2).Para reducir esta tendencia a la adhesión y disminuir el tiempo de residencia, se necesitan velocidades de circulación altas en la superficie de transferencia de calor. Como el material es sensible al calor, también se requiere una temperatura de operación baja. Por tanto, una planta de jugos de frutas concentrados casi siempre usa un evaporador de efecto simple en lugar de unidades múltiples. También se emplea vacío para reducir la temperatura de evaporación.(Geankoplis, 1998)

Evaporadores

Son aparatos que sirven para concentrar productos y se hallan constituidos por una parte que contiene el producto y otra parte dentro de la anterior que le transmite calor (Aliaga, 1966).

Ordoñez (1998), los equipos existentes en el mercado para llevar a cabo dicha operación se componen de tres elementos básicos:

La calandria, es el intercambiador de vapor en el que se produce la transferencia de calor entre el fluido calefactor, normalmente vapor, y el fluido a concentrar, en este caso el zumo de fresa.

Un sistema para separar el vapor producido por la evaporación del agua en el jugo Un sistema que elimine el vapor una vez separado del concentrado. Puede tratarse de una

bomba de vacío mecánico o de un eyector de vapor.

Figura 1. Evaporador de efecto simple

El evaporador de un efecto Figura 1 Consiste en una cámara que cierra o está conectada con un intercambiador de calor. El producto esta hirviendo y por lo tanto, evaporándose en la cámara, que usualmente opera a presión menor que la atmosférica. Los vapores retirados se dirigen a un condensador y un sistema de vacío. El tipo de alimento que se va a concentrar determina buena parte de las características del comportamiento de la evaporación. En general es necesario un tratamiento térmico suave o moderado, lo que involucra bajos tiempos de permanencia o residencia del material en el evaporador, las incrustaciones que producen los alimentos por los lados que se adhieren a las superficies de intercambio, hacen que sea común la operación durante periodos cortos del sistema para proceder a parar y limpiar, ocasionándose la consecuente disminución en la capacidad de producción. Adicionalmente es también frecuente la formación de espumas, que ocasionan arrastres y pérdidas del producto (Orrego ,2003). Esto seguirá siendo explicado a continuación:

Factores que influencian gastos en un proceso de evaporación:

Fellows (1994) menciona los siguientes factores que influencian los gastos en un proceso

de evaporación son: las pérdidas de concentrado y los gastos energéticos. Las pérdidas del

producto se deben:

Formación de espumas: producida por las proteínas y carbohidratos del alimento. La

espuma disminuye la velocidad de transferencia de calor y dificulta la separación del

vapor.

Arrastre: El arrastre de parte del concentrado (en forma de una fina niebla) por la

corriente de vapor extraído del producto.

Evaporador de efecto simple

Este tipo de evaporadores, consiste en un solo evaporador, en el cual se alimenta vapor vivo, proveniente de una caldera de vapor, y se alimenta el líquido frío, que en algunas ocasiones pudo haber pasado por un precalentador, pero, en este caso, se tiene que al adicionar un kilogramo de vapor, se obtendrá aproximadamente un kilogramo de vapor de la solución. (Franco, s.f.)

En la figura 1 se muestra un diagrama simplificado del evaporador de una sola etapa o de efecto simple. La alimentación entra a TF K y en la sección de intercambio de calor entra vapor saturado a Ts. El vapor condensado sale en forma de pequeños chorros. Puesto que se supone que la solución del evaporador está completamente mezclada, el producto concentrado y la solución del evaporador tienen la misma composición y temperatura T,, que corresponde al punto de ebullición de la solución. La temperatura del vapor también es Tl, pues esta en equilibrio con la solución en ebullición. La presión es Pt, que es la presión de vapor de la solución a Tl.Si se supone que la solución que se va a evaporar es bastante diluida y parecida al agua, 1 kg de vapor de agua producirá aproximadamente 1 kg de vapor al condensarse. Esto ocurrirá siempre que la alimentación tenga una temperatura TF cercana al punto de ebullición. (Geankoplis, 1998)

Los evaporadores de efecto simple se usan con frecuencia cuando la capacidad necesaria de operación es relativamente pequeña o el costo del vapor es relativamente barato comparado con el costo del evaporador. Sin embargo, la operación de gran capacidad, al usar más de un efecto, reducirá de manera significativa los costos del vapor. (Geankoplis, 1998)

Balance de materia y energía

El balance de materia se basa en la ley de la conservación de la masa enunciada por Lavoisier: “ en

cada proceso hay exactamente la misma cantidad de sustancia presente antes y después que el

proceso haya sucedido. Solo se transforma la materia (Rodríguez y Macavilca)

Geankoplis (1998) nos menciona que la masa que entra en el evaporador (F) es igual a la masa del

producto (P) y la de vapor producido (V) que sale del mismo:

Siendo F la velocidad de flujo del liquido procesado (kg/s) con una fracción másica x f de sólidos y

P la velocidad de flujo de producto concentrado (kg/s) con una fracción másica de xp de sólidos y V

la velocidad de flujo de vapor producido (kg/s).

Por lo tanto

Balance de sólidos

Sean

rata másica de alimentación (Kg/s)

rata másica de vapor evaporado del producto (Kg/s)

= rata másica de producto (Kg/s)

= rata másica de vapor de caldera de entrada (Kg/s)

= la fracción sólida en la alimentación (adimensional)

= la fracción sólida en el producto (adimensional)H = Entalpía de la alimentación a la temperatura y concentración de la entradaHp = Entalpía del producto a la temperatura y concentración de la salidaHv = Entalpía del vapor de caldera

HC = Entalpía del condensado (Líquido) a la temperatura del vapor de entrada

Se cumple que:

F= V + P

F(xf) = P (xp)

La entalpía de la alimentación Ha puede calcularse de la expresión:

Donde Ces el calor específico del líquido diluido de la alimentación

De manera similar, la entalpía del producto Hp es:

Donde cp es el calor específico del líquido concentrado o producto.

Las entalpías del vapor y el condensado son las halladas, a las temperaturas correspondientes, en las tablas de vapor. Debe tenerse en cuenta que, puesto que el intercambiador de calor usado en un evaporador es indirecto:

Para el intercambiador de calor, la ecuación para los cálculos respectivos es:

Para

rata de transferencia de calor (Vatios -W)A = Área de transferencia de calor del intercambiador (m2)U = Coeficiente total de transferencia de calor (W/m2ºK). (Orrego, 2003).

Expresión de Dickerson

Según Orrego (2003) para productos cárnicos con humedades entre 26 y 100%, y frutas con contenido de agua superior al 50%, se recomienda la siguiente expresión de Dickerson (1968):

Cp.= 1.675+0.025*W

Donde: W: fracción másica del agua

La fresa tiene W=89.8% (Handeburget al, 1988)

Coeficiente de transferencia de calor

En el cálculo de la velocidad de transferencia de calor en un evaporador se emplea el concepto de un coeficiente total de transferencia de calor. Se establece entonces la ecuación (1): q = UA ∆T = U ∆(Ts - Ti)

Donde: q es la velocidad de transferencia de calor en W (btu/h), U es el coeficiente total de transferencia de calor en W/m2 * K (btu/h. pie 2 . ‘F), A es el área de transferencia de calor en m 2

(pie*), Ts es la temperatura del vapor que se condensa en K (°F) y Ti es el punto de ebullición del líquido en K (°F). (Geankoplis, 1998)

De acuerdo con la ecuación (1), la densidad de flujo de calor y la capacidad del evaporador se modifican cuando varían la caída de temperatura y el ccoeficienteglobal de transferencia de calor. El ccoeficiente global depende grandemente del diseño y del método de operación del evaporador. (Warren, et al )

Formación de incrustaciones y materiales de construcción. Algunas soluciones depositan materiales sólidos llamados incrustaciones sobre las superficies de calentamiento. Estas incrustaciones se forman a causa de los productos de descomposición o por disminución de la solubilidad. El resultado es una reducción del coeficiente de transferencia de calor, lo que obliga a limpiar el evaporador. La selección de los materiales de construcción del evaporador tiene importancia en la prevención de la corrosión. (Geankoplis, 1998)

Debido a la dificultad de medir los elevados coeficientes de película individuales de un evaporador, los resultados experimentales se expresan generalmente en función de los coeficientes globales. Se pueden basar sobre la caída aparente de temperatura, o mejor sobre la caída neta de temperatura corregida para tener en cuenta la elevación de punto de ebullición. El coeficiente global esta influenciado por los mismos factores que afectan los coeficientes individuales; pero si una de las resistencias (generalmente la de película del liquido) es controlante, variaciones relativamente grandes de las demás apenas afectaran al coeficiente global. (Warren, et al )

Economía de vapor

La economía de vapor es un término usado en evaporación para identificar la eficiencia del sistema. Es la relación entre el vapor consumido (de caldera) y la evaporación de agua que se logra con ése vapor.(Orrego, 2003)

Para un evaporador de una etapa este valor es aproximadamente 1. Para los de más etapas, la economía de vapor es mayor, al incrementarse el número de los efectos. (Orrego, 2003)

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

a. Materiales

- Materia prima: Pulpa de fresa

- Evaporador de bola

- Manómetro

- Termómetro

- Refractómetro

- Balanza

- Recipientes

Figura 2. Materia prima utilizada (fresas)

Fuente: propia

Figura 3. Obtención de la pulpa de fresa

Fuente: propia

Figura 4. Evaporador de bola

Fuente: propia

b. Procedimiento de operación

- Medir el contenido inicial de sólidos solubles de la pulpa de fresa.

- Medir la temperatura inicial de la pulpa de fresa.

- Pesar la pulpa de fresa.

- Depositar la pulpa de fresa en la cámara de evaporación.

- Abrir la llave de ingreso de vapor que ingresará a la cámara de condensación.

- Tomar los datos de presión de ingreso vapor, presión de vacío y temperatura de

evaporación en el momento que empieza la ebullición de la pulpa de fresa.

- Registrar estos mismos datos cada 15 minutos y mantener la presión de ingreso de vapor

primario.

- cerrar la llave de ingreso de vapor y romper el vacío de cámara de evaporación, cuando ha

llegado los °Brix deseados.

- Abrir la llave de descarga para recibir la pulpa de fresa concentrada.

- Dejar enfriar.

- Medir el contenido en sólidos solubles finales.

c. . Metodología

FLUJOGRAMA: EVAPORACION DE FRESA

FRESA

FRESA CONCENTRADA

Descripción del proceso:

Recepción: La fresa fue recibida en la planta en cajas de madera, se cuantifico la cantidad de fresa que ingresaba al proceso, para poder calcular el rendimiento de las operaciones. Esto se puede apreciar en la figura 5.

Figura 5. Recepción de la fresa

T= 84.3 °C ;°Brix=8 ° EVAPORACIÓN

T=61.87ºC; °Brix=5.62PULPEADO

T = 75 °C ;θ=5 minESCALDADO

LAVADO

DESPEDUNCULADO

SELECCIÓN

RECEPCIÓN

Selección: La selección se realizo con la finalidad de separar la fresa que se encontraba en mal estado, presentaba magulladuras o se encontraban con presencia de hongos. Luego de

Despedunculado: Consiste en retirar el pedúnculo de la fresa. El pedundulo retirado se puede observar en la figura 6.

Figura 6. Despedunculado de la fresa

Fuente: propia

Lavado: Luego de retirar el pedúnculo de la fresa se procedió a realizar el lavado de la fresa con agua. Según Fellows (1994) el lavado es aquella operación unitaria e la cual se libera de sustancias diversas que lo contaminan, dejando sus superficie en condiciones adecuadas para su elaboración posterior (Figura 7).

Figura 7. Lavado de la fresa.

Fuente: propia

Escaldado: Fellows (1994) menciona que se aplica con la finalidad de destruir la actividad enzimática de la fresa. El escaldado también reduce el número de microorganismos contaminantes en la superficie de los alimentos. La cantidad de calor que el alimento recibe durante el escaldado altera inevitablemente su valor nutritivo y características organolépticas. En este caso el escaldado se realizo en la marmita (Figura 8).

Figura 8. Escaldado de la fresa

Fuente: propia

Pulpeado: Suárez (2003) nos menciona que en esta etapa se eliminan de la parte aprovechable de la fruta las semillas, fibra y residuos de cáscara. Es decir que saca toda la parte liquida, queda una sustancia pastosa. En este caso este paso se aprecia en la figura 9.

Figura 9. Pulpeado de la fresa.

Fuente: propia

Evaporación: Fellows (1994) menciona que este proceso se elimina agua de los alimentos por ebullición. El objetivo de esta etapa consiste en la concentración de los alimentos, aumentar el contenido de sólidos. Sin embargo esta etapa también cambia el aroma y el color.

Figura 10. Fruta en el evaporador.

Fuente: propia

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

DEL PROCESO

Como nos menciona anteriormente Rodríguez y Macavilca la cantidad que ingresa de fresa debería ser igual a la que sale. En la elaboración de la fresa concentrada ocurrieron diversas etapas en cada una de ellas ingreso una determinada cantidad y salió otra eso lo veremos a continuación:

En la selección y Despedunculado:

Selección y Despedunculado

76.5 Kg

72.8Kg de fresa limpia 3.7Kg merma de pedúnculo y fresas en mal estado

La cantidad de fresa que ingreso en este proceso es de 76.5 Kg. La merma de fresa en mal estado y el pedúnculo es de 3.7 Kg. Ingresando al siguiente proceso 72.8 Kg. Este proceso se realizo con total normalidad.

Escaldado:

A esta etapa como observamos en el diagrama la cantidad de fresa que ingreso es de 72.8 Kg y salió una cantidad de fresa escaldada de 64.88Kg evaporándose 7.91 Kg de agua del alimento. Debemos considerar que hubo una cantidad despreciable impregnada en las paredes de la marmita. En esta etapa también se pudo notar que el tiempo de 5 minutos para escaldar la fresa fue excesivo Fellows (1994) nos menciono que evitablemente se pierden muchas propiedades en este caso se aprecio en el agua ya que se encontraba de color rojo intenso, la fresa se encontraba de color rosa oscura y tenía un olor muy fuerte a fresa cocida.

Pulpeado:

En esta etapa se obtuvo una pulpa (60.42 Kg) que será utilizada en la concentración, en la merma se aprecio algunos pedúnculos, fibra y semillas como lo menciono Suarez (2003). Otra de las cosas que se pudo notar de esta merma es que aun se encontraba un poco húmeda, esta merma se podía haber reingresado para aprovechar al máximo la fruta pero por cuestiones de tiempo se no se realizo. Rendimiento del pulpeado: 93.13%

Pulpeado

Escaldado

72.8Kg de fresa limpia

64.88 Kg de fresa escaldada 7.91 Kg de agua se evapora

64.88 Kg de fresa escaldada

60.42 Kg de pulpa de fresa 4.46 Kg de Merma

PULPEADO

Evaporación:

Geankoplis (1998) nos indico que en el caso de un evaporador la cantidad de fresa que ingresa en este caso 60.42kg es igual al vapor (18.22 kg) y al producto concentrado (42.2 kg). La evaporación se realizo a presión de vacío, temperatura 84.3ºC, llegándose a una concentración de 8º Brix y un tiempo de 1 hora. Debemos mencionar que la al momento de realizar este proceso ocurrió una pérdida de pulpa debido a la formación de espuma. Ya menciono anteriormente Fellows (1994) que la espuma se forma por las proteínas y carbohidratos como gomas o pectinas. En este caso para evitar las perdidas por la formación de espuma se puede cocer la fresa a presión de atmosfera y luego colocarlo a presión de vacío o en todo caso evaporarlo en un evaporador vertical de contracorriente.

El rendimiento del evaporador: 69.84% Rendimiento de todo el proceso: 55.16%

Evaporación

60.42 Kg de pulpa

42.2 Kg de producto concentrado 18.22 Kg de vapor secundario

DEL EVAPORADOR DE BOLA:

Figura 11. Diagrama del evaporador de bola y sus partes

EVAPORADOR DE BOLA

F = 60.42 Kg; °T=61.9;

Xf = 5.62°Brix

hf = CP*T =242.67 KJ/Kg

S = 21.35 Kg; λs = 2223.685 KJ/Kg

Ps=156.325KPa ;

°T = 112.36

L = 42.2; XL = 8°Brix;

°T = 84.3;

hL = CP* T= 330.67KPa

V =18.06 Kg ;

hV =2644.5015 KJ/Kg

PV =81.7 KPa

Medidor de presión de la chaqueta

Termómetro

Tubo del vapor saturado

Medidor de presión del vapor primario

Medidor de presión de vacío

Bomba

Zona de alimentación

Tubo de escape del vapor secundario

Condensador

Cuadro 1.Datos Iníciales y Finales del proceso de Evaporación

Inicial final

Pulpa de fresa (F) 60.42 Kg Producto concentrado (P)

42.2 Kg

Concentración inicial de la pulpa de fresa (Xf)

5.62°Brix Concentración final del producto (Xp)

8°Brix

Temperatura de la pulpa

61.9°C Temperatura del producto

84.3 °C

Entalpia de la pulpa (Hf)242.67 KJ/Kg Entalpia del producto

concentrado (Hp)330.67 KJ/Kg

Calor latente de condensación del vapor

(λ)

2223.685KJ/Kg Entalpia del vapor producido (Hv)

2644.5015KJ/Kg

Temperatura del vapor de calefacción (Ts)

112.36 °C

Área del intercambiador de calor

(A)

0.770 m2

(área de una semiesfera)

Temperatura de la ebullición de la

solución(TL)

84.3 °C

Aliaga (1966) nos menciono anteriormente que el evaporador nos permite concentrar un producto en este caso el evaporador empleado en la práctica es un evaporador de bola de simple efecto además el evaporador producía vacio.

Ordoñez (1998) nos indico tres elementos básicos que podemos identificar en el evaporador de bola la calandria que se encuentra en la parte interna, entre el zumo de fresa y el vapor. Un sistema para separar el vapor producido por la evaporación del agua en el jugo, este se ubica en la parte superior del evaporador.

Un sistema que elimine el vapor una vez separado del concentrado. Puede tratarse de una bomba de vacío mecánico o de un eyector de vapor. Esto se encuentra en la parte externa. La bomba saca el vapor de los alimentos y lo condensa.

Orrego (2003) nos menciona anteriormente este vacío es generado para no deteriorar la fresa. Este equipo poseía una chaqueta por donde circulaba el vapor saturado. Poseía 3 manómetros uno para medir la presión a la cual ingresaba el vapor, la otra en la chaqueta y la ultima la presión de vacío.

El zumo de fresa pulpeada se encontraba en la parte interna del evaporador. Por la parte inferior del evaporador se encontraba una llave por la cual salía el producto ya concentrado, esto se

regulaba manualmente. El vapor primario ingresaba por la parte de atrás. En la parte superior se encuentra la salida del vapor secundario o del alimento que es llevado al condensador por medio de la bomba y posteriormente eliminado.

Discusiones del cuadro 1.

Geankoplis nos menciono anteriormente que la cantidad de fresa que ingresa al evaporador por su cantidad de sólidos es igual a la cantidad de producto final por sus sólidos. Si operamos estos datos (ANEXO 1) vemos que la igualdad se cumple. Debemos mencionar que la cantidad de sólidos fue calculada por un refractómetro y este no es muy preciso.

Para hallar el calor especifico de la fresa se utilizo la ecuación de Dickerson (1968), que es para productos cárnicos con humedades entre 26 y 100%, y frutas con contenido de agua superior al 50%, como la fresa contiene 89.8% de humedad (según Handeburg et al, 1988)se uso esta ecuación. A partir de este valor se hallo la entalpia del alimento antes y después de la concentración multiplicándosele por la temperatura.

Cuadro 2. Resultados del balance de masa y energía

Balance de masa: V=F-PVapor producido (V)

18.22 Kg

Entalpia del vapor producido (Hv) 2644.5015KJ/Kg

Vapor de calefacción (S) 21.35Kg

Economía de vapor (EV) 85.3%

Coeficiente global de transmisión de calor (U) 610.599W/m2°C

Discusiones de cuadro 2

Geankoplis (1998) menciona que los materiales biológicos suelen ser muy sensibles al calor y para mantener la temperatura baja, la evaporación debe hacerse al vacío, lo que reduce el punto de ebullición de la disolución. Orrego (2003) también recomienda utilizar la presión de vacío. Es por ello que se trabajo en esas condiciones en la práctica.

A partir de los balances respectivos de masa y energía se obtienen el Vapor producido (V) y el Vapor de calefacción (S), cuya relación es la economía de vapor (EV).

La economía de vapor resultante del proceso de evaporación de pulpa de fresa con simple efecto a presión de vacío resulto 85.3 % (Cuadro 2). Según Orrego (2003) para un evaporador de una etapa este valor es aproximadamente 1 (100% en porcentaje), como se obtuvo un valor menor a 100%, el vapor consumido (de caldera) es mayor al vapor de la evaporación. Según Franco (s.f.) en la

evaporación de efecto simple se tiene que al adicionar un kilogramo de vapor, se obtendrá aproximadamente un kilogramo de vapor de la solución. Geankoplis (1998) menciona lo mismo pero con dos condiciones. La primera es que si se supone que la solución que se va a evaporar es bastante diluida y parecida al agua, 1 kg de vapor de agua producirá aproximadamente 1 kg de vapor al condensarse. Sabemos que la solución que se evaporo es muy distinta al agua y por lo tanto sus propiedades también son distintas. La segunda condición es que esto ocurrirá siempre que la alimentación tenga una temperatura TF cercana al punto de ebullición. La pulpa de fresa ingreso a una temperatura de 61.9°C y su punto de ebullición seria mayor que 100°C (punto de ebullición del agua) por contener sólidos, en este caso es menor porque se trabajo en condiciones de vacío pero aun así las temperaturas no son cercanas. Es por estas razones que la economía de vapor es menor que 100%.

Varios autores mencionan que si se desea obtener un Economía de Vapor(EV) mayor se debe usar un evaporador de múltiple efecto pero para alimentos es mejor el simple

Los evaporadores de efecto simple se usan con frecuencia cuando la capacidad necesaria de operación es relativamente pequeña o el costo del vapor es relativamente barato comparado con el costo del evaporador. Sin embargo, la operación de gran capacidad, al usar más de un efecto, reducirá de manera significativa los costos del vapor. (Geankoplis, 1998)

Hay diversos factores que afectan al proceso de evaporación: Según Geankoplis (1998) algunas soluciones depositan materiales sólidos llamados incrustaciones sobre las superficies de calentamiento, a causa de los productos de descomposición o por disminución de la solubilidad, el resultado es una reducción del coeficiente de transferencia de calor

Según Geankoplis (1998) el coeficiente de transferencia de calor típico para un evaporador vertical corto (circulación natural) es de 1100-2800 W/m2°C (ANEXO 1), en la practica se obtuvo el valor de 610.599 W/m2°C (Cuadro 2) que es considerablemente menor. El mismo autor menciona queen el caso de jugos frutas la materia sólida en suspensión tiende a adherirse a la superficie de calentamiento, causando sobrecalentamientos, así como también una disminución del coeficiente de transferencia de calor. En esta práctica observamos esa disminución.

Según Warren et al (1981) el coeficiente de transferencia de calor típico para un evaporador vertical corto tipo calandria es de 5220-174166.7 W/m2°C (ANEXO 2) nuestro valor no se encuentra en el rango.

VI. CONCLUSIONES

El rendimiento del pulpeado es 93.13%, el rendimiento del evaporador es de 69.84% y al

final del proceso se obtuvo un rendimiento 55.16% de concentrado de fresa.

La fresa poseía un alto contenido de pectina, gomas (carbohidratos) y de proteínas, lo que

se aprecio en la formación de espuma.

Ocurrió una pérdida de materia prima debido a la formación de espuma.

Se describió e identifico el Evaporador de bola que se encuentra en la Planta Piloto de

Alimentos

Se concentro la pulpa de fresa hasta una concentración de 8°BRIX.

Para este proceso se utilizo 21.35Kg de vapor de calefacción para evaporar 60.42 Kg de

pulpa de fresa y eliminar 18.22 Kg no vayas.

Se obtuvo una economía de vapor de 85.3%(menor a 100%)

Se obtuvo un coeficiente de transferencia de calor de 610.599 W/m2°C.

VII. BIBLIOGRAFIA

1. ALIAGA, O. 1966. Diseño de un evaporador para concentrar jugo de cítricos. UNALM

2. FRANCO, J. S.F. Diseño de un simulador por computadora de procesos de evaporación en una línea de evaporadores de múltiple efecto. Obtenido el 24 de septiembre de 2012 en http://www.tec.url.edu.gt/boletin/URL_04_INV04.pdf

3. FELLOWS, P. 1994. Tecnología del Procesado de los Alimentos. Editorial ACRIBIA, S.A : España.

4. GEANKOPLIS, C. 1998. Procesos de transporte y operaciones unitarias. Tercera edición. Editorial Continental, S.A: México.

5. HARDENBURG ROBERT E. ,WATADAALLEY E , CHIENYI WANG. 1988. Almacenamiento comercial de frutas, legumbres y existencias de floristerías y viveros. IICA. San José, Costa Rica.

6. ORREGO, C. 2003. Procesamiento de Alimentos. Editorial Universidad Nacional de Colombia: Colombia.

7. ORDOÑEZ, J .1998. Tecnología de los Alimentos. Volumen I Componentes de los Alimentos y Procesos. Editorial Síntesis S.A. Madrid-España.

8. ONCON Y TOJO. 1979. Problemas de Ingeniería Química. 5ta Edición. Tomo II. Editorial Aguilar. España

9. RODRÍGUEZ, J Y MACAVILCA E (s.f). Ejercicios de Balance de Materia y Energía Aplicados a Procesos Industriales. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión. Consultado el 15 de setiembre del 2012 en http://alimentaria.pe.tripod.com/masaenergia.pdf

10. SUÁREZ, D. 2003. Guía de Procesos para la Elaboración de Néctares, Mermeladas, Uvas, Pasas y Vinos. Editorial CAB: Bogotá.

11. WARREN, L; MCCABE,J; SMITH, C. 1981.Operaciones básicas de ingeniería química. Reverte. España

.VIII. ANEXOS

Anexo 1

Fuente: Geankoplis (1998)

Anexo 2

Fuente: Warren et al (1981)

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIALA MOLINA

1º INFORME

EVAPORACION

CURSO: Ingeniería de alimentos II.

PROFESORA: Valdivia Arrunátegui, Roció

ALUMNOS: CASTILLA CALLE LEYLA

JIMENEZ HUAMANI LUZ

MARQUEZ SAENZ JHOSELIN

SANTISTEBAN SOTO DIANA

2012-II