Informe-presion-vacio Terminado

PRACTICA N° 6 “Presión de vacío en el espacio de cabeza formado en el enfriamiento de un producto liquido”

GRUPO N° 1 Integrantes: Apellidos y nombres 1. AVILA ESCAJADILLO ROSMERY 2. RAMOS OSORIO ABEL DAVID 3. ROMERO ARIAS JOSUE 4. TAIPE QUISPE MIRIAM 5. TINTAYA MANRIQUE SAYDA I.

II.

Fecha: 11/06/19

OBJETIVOS:  Medir la presión de vacío del espacio de cabeza formado en el enfriamiento del néctar de fruta.  Realizar el balance de energía durante el enfriamiento del néctar de fruta FUNDAMENTO TEÓRICO:

El espacio de cabeza, es el espacio que se deja en el envase ya que cuando un envase se calienta aumenta la presión de vapor de agua lo que produce una expansión de líquidos, así como de gases lo que genera una presión interna que si es excesiva puede producir la rotura o estadillo del envase. (Boatella,2004, p.115) 1. Evacuación de gases: La presión generada en el espacio de cabeza se puede reducir eliminando los gases del espacio de cabeza, se realiza con los siguientes fines: reducir los esfuerzos sufridos por el envase debidos a la expansión de los gases durante la esterilización, disminuir la oxidación de loa alimentos e inhibir el crecimiento microbiano. Uno de los métodos para evacuar los gases son: a) Llenado en caliente: se basa en el hecho de que los alimentos acuosos envasados en caliente a T° próximas a la ebullición del agua, producen una presión de vapor de agua en el espacio de cabeza y si se cierra el envase rápidamente al enfriarse el contenido y al condensarse el vapor de agua se genera el vacío adecuado. (Boatella,2004, p.115) BALANCE DE ENERGÍA Según SERWAY (2006).Una técnica sencilla para medir el calor especifico de solidos o líquidos es calentar la sustancia hasta cierta temperatura conocida, colocarla en un recipiente que contenga agua de masa y temperatura conocida y medir la temperatura del agua después que se alcance el equilibrio. Puesto que una cantidad despreciable de trabajo mecánico se efectúa en el proceso, la ley de la conservación de la energía requiere que la energía térmica que sale de la sustancia más caliente (de calor específico desconocido) será igual a la energía térmica del agua .Los dispositivos en los cuales ocurre esta transferencia de calor reciben el nombre de calorímetros. Por ejemplo, suponga quem 1 es la masa de una sustancia cuyo calor específico deseamos determinar,c xsu calor específico y T x su temperatura inicial. Del mismo modo, dejamos que m w c w y T wrepresenta los valores correspondientes para el agua.

Si T es la temperatura de equilibrio final, después de que todo se a mezclado. Encontramos que la energía térmica ganada por el agua es m w c w (T −T w ), y la energía térmica perdida por la sustancia es −m x c x ( T −T x ) .

mw c w ( T −T w ) =−mx c x ( T−T x ) Al despejar c x, se obtiene:

c x=

mw c w ( T −T w ) −mx ( T −T x )

ESPACIO VACIO EN EL ENVASADO

Según Yáñez M. (2007).En la mayoría de envasados alimenticios se recurre a la eliminación del aire interior del envase después del llenado. Una manera eficaz de eliminación de este aire es generar un vacío en el espacio libre (espacio de cabeza del envase). •

El volumen del espacio de cabeza.- Generalmente se supone que no debe exceder el 10% del total de la capacidad del envase. El 90% debe ser el llenado estándar establecido por la FDA. Este volumen afecta el proceso térmico. Si es pequeño la velocidad de calentamiento decrece y el tiempo requerido para destruir a un mínimo determinado de microorganismos aumenta. Si ese volumen de espacio de cabeza es muy grande el envase se ve vacío.

El vacío (condición de presión) en el espacio de cabeza: en relación con la presión interna de un recipiente hermético, es una medida del grado o magnitud en que el aire se ha eliminado del recipiente. •

Vacío = 0: La presión en el espacio de cabeza = presión atmosférica.

•

Vacío = 30 (in. Hg): Todo el aire se ha eliminado del recipiente (762 mm. Hg).

La presión atmosférica decrece a medida que aumenta la altitud sobre el nivel del mar. El vacío en un producto envasado puede variar mucho si se procesa a nivel del mar y se comercializa en lugares muy altos o viceversa. Presiones excesivas (poco vacío) →Aflojan el cerrado

Existen normas oficiales para cada producto alimenticio envasado con especificaciones que establecen límites a estas variables. •

1 mm Hg = 0.3937 in Hg.

III. RESULTADOS: Tabla 1. Resultados en base a mmH2O y mmHg

Néctar de carambola

Espacio libre o espacio de cabeza (mm)

Altura de desplazamiento del líquido manométrico

1

26.0 mm

330,2 mm H2O

2

25.0 mm

103.0 mm Hg

Tabla2. Controles para la medición de la presión de vacío

Néctar de carambola

espacio libre o espacio en la cabeza (mm)

Altura de desplazamiento del líquido manométrico

1

26, mm

243.02

25,0 mm

2

103,0

Presión de vacío

-243.02 mmHg -103 mmHg

Tabla 3. Controles para realizar el balance de energía Néctar de carambol a

Masa de agua

Masa del néctar

T° de agua (°C)

T° néctar (°C)

T° equilibrio (°C)

1

5350g

1872g

3

85

19

DISCUSIONES:

 Según (D. Guillermo, K. Salazar, E. Mendoza). Nos indica que de preferencia se usan botellas de vidrio. Se debe envasar en caliente con ayuda de un embudo, cerrar rápidamente e invertir la botella por al menos 5 minutos. El producto debe

enfriarse rápidamente con el fin de provocar un shock térmico que mate los microorganismos, además para reducir las pérdidas de aroma, sabor y consistencia.

 Según FAO; En el proceso de pasteurizacion la mezcla se pasteuriza a 85°C por 10 min para destruir los microorganismos patógenos. En el proceso de llenado y sellado la pulpa caliente se traslada con mucho cuidado a la llenadora y de seguido se sella con una selladora electrica. Antes de sellar se debe eliminar el aire atrapado dentro de la bolsa y esto se hace presionando suavemente sobre la linea de llenado. Se debe dejar un borde libre de 1.15 cm aproximadamente. En el enfriado se sumergen en un tanque con agua limpia a temperatura ambiente o fria urante 3 a 5 min. Luego se estienden sobre la meza para que las botellas se sequen con el calor que aun conserva el producto. En la práctica que se realizó en el laboratorio también se pasteurizo el néctar a una temperatura de 85°C, dando como resultado el espacio de cabeza 2,6 cm después de medir la presión con el manómetro de agua y 2.5 cm al medir la presión con el manómetro de mercurio. La temperatura de enfriado fue de 3°C durante 5 min y la temperatura de equilibrio después del enfriado fue 19 °C.  Según López; el envasado al vacío consiste en la eliminación total del aire dentro del envase, sin que sea reemplazado por otro gas. En los productos envasados al vacío, en los que estos siguen evolucionando, al continuar con sus actividades respiratorias se produce una disminución del porcentaje de oxígeno, con lo que aumenta el vacío y se produce un aumento en la concentración de dióxido de carbono y vapor de agua. Estamos de acuerdo con el autor, ya que, al extraer aire del envase se produce una presión de vacío y lo pudimos medir con la ayuda del manómetro de agua y el manómetro de mercurio. IV. 

CONCLUSIONES: Se logró hacer el vacío y obtener un espacio en la cabeza de la botella, demostrando compactación.

así

un

fenómeno

termodinámico

denominado

dilatación

y



En la práctica realizada pudimos comprobar que al aumentar la presión sobre un líquido su punto de ebullición disminuye y la temperatura aumenta.



Al realizar los cálculos con los datos obtenidos en la práctica el calor especifico del néctar de carambola es de 2.911

V.

kJ K ∙ kg

CUESTIONARIO:

1. Explicar y mencionar los fenómenos termodinámicos que se presentan cuando se genera el vacío después del enfriamiento. En la fase de enfriamiento, el líquido regresa lentamente a la temperatura ambiente y a su volumen original, al no existir el aire que se encontraba en el espacio superior se crea un vacío que es el que produce el cierre hermético de la tapa. El alimento se introduce a una temperatura elevada, el vapor producido desplaza el aire y cuando se condensa se produce el vacío

Los fenómenos termodinámicos que se presentan son:  Compresión: al enfriar el néctar el volumen de este se comprimen y por lo tanto la presión aumenta.  Presión: en el que se encuentra un recipiente conteniendo un líquido es reducida a un valor inferior al valor de la presión de vapor del líquido  Calor: el calor ganado por el agua es igual al calor cedido por el néctar, entonces se dice que las energías que ingresa son iguales a las energías que salen.  Condensación: el vapor del envase se condensa por lo tanto el líquido vuelve a su volumen original  Temperatura: el líquido se evapora a una temperatura que es inferior a la temperatura de ebullición normal (una atmósfera o presión a nivel el mar)

2. Mencionar y analizar 2 ejemplos del uso de la presión al vacío en la industria de alimentos

Empacado al vacío El empacado al vacío como su nombre lo dice es el sistema por medio del cual se procura generar un campo de vacío alrededor de un producto y mantenerlo dentro de un empaque. Uno de los sistemas más exitosos para la conservación de alimentos, ha sido el empacado al vacío porque al retirar el aire del contenedor, se obtiene una vida útil más larga al poder conservar las características organolépticas ya que al eliminar el oxígeno no existe crecimiento de gérmenes aeróbicos, psicrófilos, y mesófilos que son los que originan la rancidez, la decoloración, y la descomposición de los alimentos.

Vegetales y pescados al vacío Existe una gran variedad de hortalizas y verduras denominadas de cuarta gama. Éstas se caracterizan por ser productos que se pueden consumir sin preparación previa o con una elaboración mínima. Estos envases, que suelen contener rábanos o ensaladas pueden estar perforados para evitar la condensación o pueden estar cerrados al vacío, como es el caso de las patatas hervidas o la remolacha, entre otros. De este modo se consigue aumentar considerablemente la vida útil de estos productos. El caso de los pescados al vacío es más conocido ya que los ahumados se conservan principalmente de este modo. El pescado envasado de esta manera permanece en buen estado durante más tiempo pues al extraer el aire en su totalidad se reduce el riesgo de proliferación de bacterias. Además, otros productos del mar, como el pulpo o los salpicones de marisco, entre otros, están cada vez más presentes en el mercado en este tipo de envase, y cada vez más envasados en atmósferas protectoras. No obstante, no son los únicos productos que se pueden encontrar así, ya que el café, el queso, el paté o el foie-gras, entre otros, han encontrado en el vacío un excelente modo de conservación. Sin embargo, los alimentos envasados al vacío también tienen sus limitaciones. Si no se almacenan en el frigorífico (o en el congelador), pueden verse contaminados por una bacteria, el 'Clostridium botulinum', que no precisa oxígeno para sobrevivir, y que, si estuviera en el alimento previamente, en el envase al vacío encontraría las condiciones óptimas para su crecimiento. 3. ¿Qué significa espacio de cabeza?

El espacio entre la parte superior de los contenidos de un recipiente (como un frasco) y su sello (tal como una tapa) Generalmente se supone que no debe exceder el 10% del total de la capacidad del envase. El 90% debe ser el llenado estándar establecido por la FDA. Este volumen afecta el proceso térmico. Si es pequeño la velocidad de calentamiento decrece, y el tiempo requerido para destruir a un mínimo determinado de microorganismos aumenta. Si ese volumen de espacio de cabeza es muy grande el envase se ve vacío. Un llenado insuficiente favorece a la corrosión, mientras que el sobrellenado afecta la eficiencia de las operaciones posteriores, y produce deformación del envase. Es por ello que un espacio de cabeza apropiado permitirá: 

Facilitar el mezclado



Ayudar a la transferencia de calor



En alimentos ácidos donde hay corrosión este espacio de cabeza es ocupado por el hidrogeno, evitando explosiones violentas

VI.

BIBLIOGRAFIA: 

Boatella R., J. (2004).” Química y Bioquímica de los alimentos II”. España. Barcelona editorial Universidad de Barcelona.



FAO,

Fichas

técnicas

procesados

de

frutas.

Disponible

en:

http://www.fao.org/3/a-au168s.pdf 

Industria vitivinícola (2010), Nivel de llenado: máxima precisión. Disponible en: http://www.fao.org/3/a-au168s.pdf

VII.

ANEXOS:

7.1. cálculos: - B° de la pulpa de carambola: 6.0 - B° de la pulpa diluida: 2.0 - Peso de la pulpa: 478 g - Cantidad de agua: 1434 ml - Cantidad de azúcar:

cantidad de pulpa diluida ( B ° final−B ° inicial ) 100−B ° final 1912(13−2) =242 g de azucar 100−13

Datos: 2.6 cm = 26 mm 2.5 cm = 25 mm 1 cm H 2 O−0,736 torr

760 mmHg−760 torr 1 cm H 2 O−0,736 mmHg 1 mm H 2 O−0,0736 mmHg

En el punto: 330, 2 cmH2O

100 cm H 2 0−1000 mm H 2 O 330.2 cm H 2 0 −¿ 3302 mm H 2 O

1 cm H 2 O−0,736 torr 760 mmHg−760 torr 1 cm H 2 O−0,736 mmHg 1 mm H 2 O−0,0736 mmHg 3302 mm H 2 O−¿ 243.0272

P|¿|= P

atm

Néctar de carambola

Espacio libre o espacio de cabeza (mm)

Altura de desplazamiento del líquido manométrico

1

26.0 mm

243.02mm Hg

2

25.0 mm

103.0 mm Hg

+ Pman ¿

Pvacío =Patm −P|¿|¿ En el primer punto:

P|¿|=243.02+520 ¿ P|¿|=763.02 mmHg¿ Pvacío =520−763.02 Pvacío =−243.02 mmHg

En el segundo punto:

P|¿|=103+520 ¿ P|¿|=623 mmHg ¿ Pvacío =520−623 Pvacío =−103 mmHg

Néctar de carambola

espacio libre o espacio en la cabeza (mm)

Altura de desplazamiento del líquido manométrico

1

26, mm

243.02

25,0 mm

2

Presión de vacío

-243.02 mmHg -103 mmHg

103,0

7.2 Balance de Energía

Néctar de carambola

Masa de agua

Masa del néctar

1

5350g

1872g

T° de agua (°C)

T° néctar (°C)

T° equilibrio (°C)

3

85

19

Q CEDIDO =−Q GANADO Q CEDIDO DEL NÉCTAR=−Q GANADO DEL AGUA

m néctar ×Cenéctar ×(T equilibrio −T néctar )=−m H O × Ce H 0 ×(T equilibrio −T H O) 2

Cenéctar =

−m H O × CeH O ×(T equilibrio −T H O) mnéctar ×(T equilibrio−T néctar ) 2

2

kJ ( 292−2 76 ) K K ∙ kg 1,872 kg × ( 292−358 ) K

−5,35 kg × 4,202 Cenéctar =

2

2

2

Cenéctar =

−359.6912 kJ −123.552 K ∙ kg

Cenéctar =2.911

kJ K ∙ kg

7.2. fotos:

Figura1. Pesado de la pulpa de carambola Fuente: propia

Figura2. Licuado de la pulpa de carambola Fuente: propia

Figura3. Medición de la temperatura

Figura4. Envasado del néctar de carambola

Fuente: propia

Fuente: propia

Figura5.medicion de la presión del interior del interior de la botella en el manómetro de agua Fuente: propia

Figura6.medicion de la presión del interior del interior de la botella en el manómetro de mercurio Fuente: propia