INGENIERA DE OPERACIONES II

4. RESULTADOS Y DISCUSINLuego de seguir el procedimiento establecido en la metodologa se llegaron a los resultados que se muestran en la figura 1. En dicha figura se muestra la comparacin delos valores de temperatura de ebullicin de las soluciones de sacarosa a 65 y 80 Brix respectivamente respecto a la temperatura de ebullicin del agua.

Figura 1. Curva de Dhring para soluciones acuosas de sacarosa de 65 y 80 Brix.La evaporacin es un de las operaciones unitarias claves en la ingeniera de procesos, ya que se utiliza para incrementar la concentracin de slidos de soluciones lquidas por eliminacin de disolvente por ebullicin. Ahora bien, es importante conocer que los alimentos contienen sustancias que son importantes en su composicin, tales como vitaminas y proteinas, que generalmente son afectadas por las altas temperaturas, entonces se dice que el grado de degradacin de los materiales biolgicos durante la evaporacin est en funcin de la temperatura y del tiempo de procesamiento (Rolleri & Larsson, 1955). Es por ello que dentro de los parmetros de proceso se tiene la variacin de la presin, lo que conlleva a tener diferentes temperaturas de ebullicin cuando se trabaja con presiones de vaco, permitiendo de esta manera concentrar la solucin sin alterar los metabolitos de un alimento.De acuerdo con las propiedades coligativas de las disoluciones diluidas de un soluto no voltil, la presin de vapor de la disolucin es menor que la del disolvente puro a la misma temperatura, y, por tanto, hay un aumento en el punto de ebullicin respecto al que tendra el agua pura. Por lo tanto, para una presin de trabajo dada, y una solucin acuosa, no slo sera preciso saber la temperatura de ebullicin, (saturacin), del agua a esa presin, sino que habra que calcular la elevacin del punto de ebullicin de la disolucin. (Westphalen, 2000). En la figura mostrada se ha graficado efectivamente la elevacin del punto ebulliscpico, el cual es un efecto del proceso de evaporacin, el cual est influenciado por factores tales como la concentracin de la solucin y la presin a la que se d el proceso (Franco, 2004). Se observa que para la solucin de 80 Brix la elevacin del punto ebulliscpico es mayor que la correspondiente de 65 Brix, esto se debe a que cuando se disuelve un soluto no voltil, en un solvente, la presin de vapor del solvente decrece y el punto de ebullicin aumenta, pues se requiere mayor cantidad de energa para que la solucin, alcance una presin de vapor igual a la presin del sistema. En este caso, al ser la solucin de 80Brix ms concentrada y poseer mayor cantidad de solutos, sta requiere mayor energa y por tanto mayor temperatura de ebullicin para la evaporacin del solvente.Para soluciones reales, el aumento ebulliscpico puede calcularse mediante la regla emprica de Dhring, que establece que la temperatura de ebullicin es funcin lineal de la temperatura de ebullicin del disolvente puro a la misma presin (Ibarz & Barbosa-Cnovas, 2011). De acuerdo a lo dicho por los autores citados anteriormente, se realiz un ajuste lineal a los datos en la figura 1, obteniendo los respectivos modelos matemticos los cuales tienen valores de coeficientes de determinacin en el rango de 0.98-0.99. En el grfico se puede apreciar que la curva de Dhring para la solucin de 80 Brix tiene solo 3 datos, esto se debe a que se realiz una seleccin de datos debido a que los que se reportaron experimentalmente presentaba una disminucin del punto ebulliscpico. Este error en la toma de datos se debe a que el mtodo que se utiliz no es el ideal para este tipo de experimentos, ya que esta propenso al error del experimentador, ya que este no puede determinar el momento exacto cuando la temperatura se hace constante, lo cual sera posible con un software que permita ello.Dentro del proceso se encontraron una serie de inconvenientes tales como la formacin de espuma en la solucin, la espuma es una dispersin de gas y lquido, lo cual puede originar un derrame de solucin; tambin la variacin de la concentracin de la solucin, ya que puede elevar la temperatura de ebullicin y lo ideal es que la temperatura de ebullicin sea constante para que se considere como una solucin pura, lo cual no sucedi asi, por lo que el experimentador al ver la ebullicin y formacin de burbujas, report los datos. Por ello se debe evitar la formacin de espuma ya que esta produce perdidas de material (Geankoplis, 1998). Ahora bien esperar para ver la temperatura constante hubiera originado la formacin de condensado, lo cual altera la concentracin original de la solucin, y varia la temperatura de ebullicin, reportando datos errados de igual forma.Ahora es posible comparar los datos obtenidos experimentalmente con lo reportado en la bibliografa, haciendo uso de la ecuacin general para el clculo del aumento ebulliscpico y una ecuacin ms especfica para soluciones azucaradas, como lo es la ecuacin de Crapiste y Lozano (1988).Tabla 1. Valores de EPE experimentales y tericos para la solucin de 80 Brix80 Brix

Presin Absoluta (bar)EPEEPE (Ecuacin General)EPE (Crapiste y Lozano)

0.813254.022.99551.2465

0.913255.993.20201.2663

1.013257.523.40431.2843

Tabla 2. Valores de EPE experimentales y tericos para la solucin de 65 Brix.65 Brix

Presin Absoluta (bar)EPEEPE (Ecuacin General)EPE (Crapiste y Lozano)

0.33325-2.330.05940.4869

0.37325-4.040.06490.4944

0.413252.270.06790.5013

0.453253.470.07090.5077

0.513253.520.07590.5163

0.613254.580.08450.5290

0.713254.090.09250.5400

0.813255.220.09980.5497

0.913254.490.10650.5584

1.013254.520.11320.5664

En las tablas anteriores se muestran que los valores calculados tericamente por las ecuaciones de la bibliografa son muy diferentes a los obtenidos experimentalmente. En el caso de la solucin de 80 Brix, los valores obtenidos mediante la ecuacin general se acercan ms a la realidad en comparacin a los obtenidos por la ecuacin de Crapiste y Lozano. Mientras que en la solucin de 65 Brix, los valores obtenidos por ambas ecuaciones se alejan bastante de lo obtenido experimentalmente; siendo los obtenidos por Crapiste y Lozano mayores que los calculados mediante la ecuacin general. De acuerdo a los resultados de Armas et al., (2012), quienes determinaron la elevacin del punto ebulliscpico en soluciones de yacn, obtuvieron que la ecuacin de Crapiste y Lozano arrojaba valores ms altos a los obtenidos experimentalmente. Ahora bien es importante recalcar que las ecuaciones tericas utilizadas en este trabajo y en los trabajos citados son modelos matemticos que predicen el comportamiento del punto ebulliscpico en soluciones ideales; mas no en soluciones concentradas reales como fue el caso de la trabajada en esta experimentacin.5. CONCLUSIONES Se estudi el efecto de la presin de vaco en la elevacin del punto ebulliscpico de una solucin azucarada concentrada. Se determinaron experimentalmente las curvas de Dhring para soluciones azucaradas de 65 y 80 Brix respectivamente, realizando la comparacin con la correspondiente curva de saturacin del agua pura. Se determin la elevacin del punto ebulliscpico mediante la ecuacin general y la de Crapiste y Lozano; las cuales arrojaron resultados muy alejados de la realidad, no obteniendo un punto de comparacin aceptable entre los resultados experimentales y tericos.

6. BIBLIOGRAFAArmas, V., Siche, R., Lezama, R. & Iparraguirre, R., 2012. Aumento ebulliscpico de extracto de jugo de yacn (Smallanthus sonchifolius) y determinacin de grficas de Dhring.. Agroindustrial Science, II(2), pp. 146-152.Franco, J., 2004. Diseo de un Simulador por Computadora de Procesos de Evaporacin en una linea de Evaporadores de mltiple efecto., s.l.: s.n.Geankoplis, C., 1998. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Tercera ed. Mxico: COMPAA EDITORIAL CONTINENTAL, S.A..Ibarz, A. & Barbosa-Cnovas, G. V., 2011. Operaciones Unitarias en la Ingeniera de Alimentos. Madrid-Mxico: Mundi-Prensa.Rolleri, G. & Larsson, B., 1955. Heat denaturation of the specific serum proteins in milk.. J. Diary Sci., Issue 38, pp. 351-360..Westphalen, D., 2000. Clculo da elevao do ponto de ebulio de solues a partir de dados de presso parcial..