Fenómenos De Transporte En Ingeniería De Alimentos

Fenómenos de transporte en ingeniería de alimentos: Conceptos básicos y avances J. Welti Chanes-, F. Vergara-Balderas, D. Bermúdez-Aguirre

Silvana Ruiz Q

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Entre la industria química, el procesamiento de alimentos e industrias biológicas, existen muchas similitudes en la manera en que los materiales que entran son modificados o transformados en materiales biológicos y química finales. 

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Estos diferentes procesos químicos, físicos o biológicos pueden ser separados en distintos pasos que fueron llamados originalmente operaciones unitarias, Sin embargo, en Ingeniería Química, el término '' operaciones unitarias” en gran medida ha sido sustituida por la expresión '' procesos de separación''

Aspectos fundamentales de los fenómenos de transporte y su Analogías

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Los tres mecanismos fundamentales de transporte implicados en alguna forma en cada proceso son:

1. Momentum 2. transferencia de calor 3. Transferencia de masa.  Los tres mecanismos de transporte tienen similitudes y diferencias, pero las similitudes o analogías son útiles en la comprensión de su origen y sus aplicaciones. 

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Las leyes básicas que rigen el flujo de cantidad de momentum, transferencia de calor y transporte de masa debido al movimiento molecular o vibración son: las leyes de Newton, la ley de Fourier y la ley de Fick:

Transporte de Momentum 

Las ecuaciones utilizadas para describir la transferencia de momentum son similares a los utilizados para otros fenómenos de transporte (transferencia de masa y calor).

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Las situaciones en las que los fenómenos de transferencia de momentum son importantes, podemos destacar:

 La mecánica de fluidos (estática y dinámicas)  Varias operaciones unitarias tales como mezcla, fluidificación, transporte neumático, la sedimentación, filtración, ultrafiltración, etc.

Reología en los Alimentos

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Todos estos modelos son herramientas importantes para evaluar el comportamiento de los sistemas alimentarios en diferentes procesos, y nos permiten la cuantificación de los requisitos energéticos en el diseño de tuberías, de mezcla o de diferentes procesos de separación.

Transferencia de calor 

El primer paso en la comprensión de la transferencia de calor es definir lo que el calor es y cómo se difunde a través de un solo cuerpo o es transferido de un cuerpo a otro. 

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El gradiente de temperatura es la fuerza motriz en los procesos de transferencia de calor

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Para describir el comportamiento de la transferencia de calor en diferentes sistemas se debe tener en cuenta las condiciones y el mecanismo de transferencia de involucrado (conducción, convección y / o radiación).

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Las propiedades físicas que influyen en la velocidad de transferencia de calor 

Transferencia de masa 

La transferencia de masa se puede definir como la migración de una sustancia a través de una mezcla bajo la influencia de un gradiente de concentración a fin de alcanzar equilibrio químico. 

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En la elaboración de alimentos, los fenómenos de transferencia de masa están presente en la liofilización, deshidratación osmótica, salazón o desalado, el curado y decapado, la extracción, el tabaquismo, hornear, freír, secado, separación de membrana y la transmisión de vapor de agua, gases o contaminantes a través de una película de envasado.

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Los elementos que intervienen en los procesos de transferencia de masa son agua, azúcares, sal, aceites, proteínas, ácidos, sustancias de sabor y aroma, oxígeno, dióxido de carbono, monómeros o aditivos de polímero residual, y las toxinas o carcinógenos producidos por microorganismos.

Comentario 

El estudio de los conceptos básicos sobre fenómenos de transporte es importante para entender el análisis, simulación y diseño de procesos de conservación de los alimentos.