LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS
LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIASUNS
I. OBJETIVOS: Proporcionar conocimientos prcticos sobre la determinacin de algunas caractersticas reolgicas de fluidos alimentarios.
Conocer los equipos ms comunes utilizados, en la determinacin de estas caractersticas reolgicas.
Estudiar los principios del funcionamiento del viscosmetro capilar (CANNON-FENSKE) y del viscosmetro de cilindros coaxiales.
Determinar la viscosidad newtoniana de un fluido de prueba utilizando un viscosmetro capilar.
Caracterizacin del comportamiento reolgico de diversos fluidos alimenticios tipo newtoniano, pseudoplastico y dilatantes utilizando un viscosmetro de cilindros coaxiales.
Estudiar el efecto que el contenido en slidos solubles produce en dicho comportamiento reolgico.
Estudiar el efecto de la temperatura sobre el comportamiento reolgico del alimento estudiado.
II. MATERIALES Y METODOS:
Bao Mara
Probetas, vasos precipitados, etc.
Muestras: mango, pectina, CMC, solucin azucarada, manzana, yogurt.
Viscosmetro De Cilindros Coaxiles Brookfield DV II
CMC Y PECTINA
///
SOLUCIN AZUCARADA
III. RESULTADOS Y DISCUSION:
Viscosmetro de cilindros coxiales:Utilizamos tres muestras a temperatura ambiente: yogurt, mango y manzana, de los cuales realizaremos una evaluacin reolgica, adems utilizamos muestras de pectina y CMC evaluadas a diferentes temperaturas y concentraciones.
MANGO:
Datos obtenidos del remetro:
NumeroTiempo (s)Ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131,0052,25422.42327,8
2612,00312,1431,011727,8
3923,00717,8430,775527,8
41234,00321,7430,639527,8
51545,00124,7530,550127,8
61856,00127,1760,485327,8
72166,99829,4260,439227,8
82477,99631,4180,402827,8
92788,99433,1780,372827,8
103099,99234,8480,348527,8
13399,98533,5210,335327,8
23688,98931,8510,357927,8
33977,99229,9790,384427,8
44266,99428,1010,419527,8
54555,99625,9730,463827,8
64845,00123,5100,522427,8
75133,99920,8370,612927,8
85422,99917,4480,758727,8
95712,00313,07910.89727,8
10601,0053,86738.46727,8
Graficando:
Observando las dos graficas podemos determinar que el modelo adecuado es el de Oswald (grafica 02) ya que presenta un R2 ms aproximado a la unidad.
Entonces de acuerdo a esto, la ecuacin ser:Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald
MANZANA:Datos obtenidos del remetro:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
130.991237.481239.519528.3
2611.993410.538342,30328.3
3922.988441.233191,94428.3
41234.001461.495135,73028.3
51544.995476.111105,81428.3
61855.998487.96687,13928.3
72166.999498.00574,33028.3
82478.004506.23564,89928.3
92789.003513.36557,68028.3
1030100.003520.39552,03828.3
133100.003520.22552,02128.3
23688.999510.39857,34928.3
33977.997501.17064,25528.3
44266.999491.20273,31528.3
54555.996481.29285,95128.3
64844.994469.659104,38328.3
75133.996454.587133,71828.3
85423.002434.851189,05128.3
95711.995404.863337,53528.3
10600.995239.3252,404,40128.3
Graficando:
Observando las dos graficas podemos determinar que el modelo adecuado es el de Oswald (grafica 04) ya que presenta un R2 ms aproximado a la unidad.
Entonces de acuerdo a esto, la ecuacin ser:
Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald
YOGURT:
Datos obtenidos del remetro:
NumeroTiempo (s)Esfuerzo cortante (Pa)Ritmo cortante (1/s)Viscosidad (Pa.s)Temperatura (C)
131.7011.00716.88027,9
263.42912.0070,285627,9
394.59623.0050,199827,9
4125.99334.0010,176327,9
5157.56644.9980,168127,9
6189.18655.9980,16427,9
72110.70666.9940,159827,9
82412.24677.9940,15727,9
92713.80088.9920,155127,9
103015.33299.9920,153327,9
13314.52599.9870,145327,9
23613.10788.9920,147327,9
33911.61077.9940,148927,9
44210.10866.9960,150927,9
5458.67455.9980,154927,8
6487.16945.0010,159327,9
7515.76834.0030,169627,8
8544.46823.0050,194227,8
9573.37212.0070,280927,8
10601.8331.00718.19327,8
Graficando:
Observando las graficas podemos determinar que el modelo adecuado es el de Hershel Bulkley (grafica 07) ya que presenta un R2 ms aproximado a la unidad.
Entonces de acuerdo a esto, la ecuacin ser:
Tenemos:
Mejor regresin: Hershel Bulkley
Evaluacin reolgica de pectina y CMC:
CMC: Se trabaj el CMC a dos concentraciones y tres temperaturas. CMC 1%Evaluacin reolgica de CMC 1% a 35 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131.0100.9050.896236.3
2612.0077.5070.625236.3
3923.00511.5930.503936.3
41234.00514.7800.434736.3
51545.00117.3670.385936.3
61856.00119.5960.349936.3
72166.99821.6020.322436.3
82477.99423.3790.299836.3
92788.99225.0180.281136.3
103099.98926.5280.265336.3
13399.98726.3830.263936.3
23688.99224.8290.27936.3
33977.99423.1560.296936.3
44266.99421.3920.319336.3
54555.99819.4080.346636.3
64845.00117.1410.380936.3
75134.00114.5550.428136.3
85423.00311.4180.496436.3
95712.0057.4410.619836.3
10601.0101.06910,59036.3
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 10Tenemos:
Mejor regresin: Hershel Bulkley
Evaluacin reolgica de CMC 1% a 45 C:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131.0100.9460,937245,2
2612.0077.1370,594445,2
3923.00511.1290,483745,3
41234.00314.2470,419045,3
51545.00316.7800,372945,3
61855.99618.9670,338745,3
72166.99820.9470,312645,3
82477.99622.7240,291445,3
92788.99224.3140,273245,3
103099.98925.7970,258045,3
13399.98925.3560,253645,4
23688.99223.8350,267845,4
33977.99422.1660,284245,4
44266.99620.3390,303645,4
54556.00118.3300,327345,4
64845.00316.1600,359145,4
75134.00313.6220,400645,4
85423.00510.5960,460645,4
95712.0076.7800,564745,4
10601.0100.9660,956545,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 13Tenemos:
Mejor regresin: Hershel Bulkley
Evaluacin reolgica de CMC 1% a 55 C
Tiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
31.0100.6970,690355,1
612.0075.6850,473555,2
923.0059.1760,398855,2
1234.00311.9840,352455,2
1545.00114.2940,317655,2
1855.99816.3340,291755,2
2166.99618.1060,270355,2
2477.99419.7860,253755,2
2788.99221.2970,239355,2
3099.98922.7080,227155,2
3399.98922.4350,224455,2
3688.98921.0060,236155,2
3977.99419.4860,249855,2
4266.99617.8330,266255,2
4555.99815.9600,285055,2
4845.00113.9540,310155,2
5134.00311.6600,342955,2
5423.0038.9320,388355,2
5712.0075.5590,462955,2
601.0100.8120,804255,2
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grafica N 15Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald
CMC 2.5%
Evaluacin reolgica de CMC 2.5% a 35 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
130.99435.64235.85536,4
2611.997150.45612.54136,4
3922.997196.3448.53836,4
41234.000226.0796.64936,4
51545.000248.4245.52136,4
61856.000266.3504.75636,4
72166.999281.4994.20236,4
82478.001294.4033.77436,4
92789.000305.9043.43736,4
1030100.001316.0633.16136,4
133100.001314.8753.14936,4
23689.000303.4413.40936,4
33978.000291.5423.73836,4
44267.000278.1644.15236,4
54556.000262.5204.68836,4
64844.997244.1755.42736,4
75133.995221.2656.50936,4
85422.993191.2548.31836,4
95711.991145.96212.17336,4
10600.99536.60536.77636,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 19Tenemos:
Mejor regresin: Hershel Bulkley
Evaluacin reolgica de CMC 2.5% a 45 C:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
130.99441.31141.557945,4
2611.997165.77113.817445,4
3922.994214.9469.347945,4
41233.998246.2477.242945,4
51545.000268.5515.967845,4
61856.001285.8995.105245,4
72167.000300.3494.482845,4
82478.001312.5484.007045,4
92789.002322.0533.618545,4
1030100.001331.8223.318245,4
133100.003326.0633.260545,5
23688.999313.6503.524245,5
33977.998301.0583.859845,5
44266.996286.7044.279445,5
54556.000270.3334.827445,5
64844.994251.1425.581745,5
75133.998227.7326.698345,5
85422.991196.70485.555045,5
95711.991150.16312.523145,5
10600.99538.31338.491745,5
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grafica N 21Tenemos:
Mejor regresin: Hershel Bulkley
Evaluacin reolgica de CMC 2.5% a 55 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
130.99425.59525.747355,2
2611.996120.64910.057555,2
3922.995162.9687.087055,2
41233.996190.7175.610055,2
51544.999211.3104.695955,2
61856.001228.3994.078555,2
72167.000242.5223.619755,2
82478.001254.6733.265055,2
92789.000265.5442.983655,2
1030100.002274.6532.746555,2
133100.002272.9642.729655,2
23689.000262.2512.946655,2
33978.000250.6743.213855,2
44266.996237.6253.546855,2
54556.000222.9243.980855,2
64844.995206.1504.581655,2
75133.996184.8815.438355,2
85422.997157.6596.855755,2
95711.993117.4899.796155,2
10600.99527.21827.345155,2
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 25Tenemos:
Mejor regresin: Hershel Bulkley
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA:TK (1%)1/TLn(k)
351.4200.0280.351
451.2270.0220.204
551.2250.0180.202
Observamos:
TK (2%)1/TLn(k)
3541.0990.0283.716
4544.6110.0223.797
5531.7530.0183.457
Observamos:
PECTINA: Se trabaj la pectina a tres concentraciones y tres temperaturas.
PECTINA 1%Evaluacin reolgica de la pectina al 1% a 35 C:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
1399.9890.7670,007736,4
26122.2130.9530,007836,4
39144.4341.1370,007936,4
412166.6571.3240,007936,4
515188.8781.4900,007936,4
618211.1011.6300,007736,4
721233.3221.8070,007736,4
824255.5452.0530,008036,4
927277.7662.2600,008136,4
1030299.9902.4550,008236,4
133299.9902.4760,008336,4
236277.7662.2610,008136,4
339255.5452.0620,008136,4
442233.3221.8260,007836,4
545211.1011.6160,007736,4
648188.8781.4580,007736,4
751166.6571.3180,007936,4
854144.4341.1280,007836,4
957122.2130.9400,007736,4
106099.9890.7380,007436,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 27Tenemos:
Mejor regresin: Ley de Potencia de Oswald
Evaluacin reolgica de la pectina al 1% a 45 C:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
1399.9890.8530,008545,2
26122.2131.0780,008845,2
39144.4341.2810,008945,2
412166.6571.4820,008945,2
515188.8781.6780,008945,3
618211.1011.8550,008845,3
721233.3242.0840,008945,3
824255.5452.3610,009245,3
927277.7662.5920,009345,3
1030299.9922.7950,009345,3
133299.9902.8040,009345,4
236277.7662.5230,009145,4
339255.5452.2990,009045,4
442233.3222.1420,009245,4
545211.1011.9320,009245,4
648188.8781.7260,009145,4
751166.6571.4980,009045,4
854144.4341.2930,009045,4
957122.2131.0950,009045,4
106099.9890.8960,009045,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 30Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald
Evaluacin reolgica de la pectina al 1% a 55 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
1399.9891.9280,019355,2
26122.2132.3340,019155,2
39144.4342.6890,018655,2
412166.6573.0320,018255,2
515188.8783.3880,017955,2
618211.1013.7340,017755,2
721233.3244.0510,017455,2
824255.5484.3660,017155,2
927277.7694.6970,016955,2
1030299.9905.0200,016755,2
133299.9904.9460,016555,3
236277.7664.6230,016655,3
339255.5454.2910,016855,3
442233.3223.9660,017055,3
545211.1013.6080,017155,3
648188.8783.3050,017555,3
751166.6552.9440,017755,3
854144.4342.5890,017955,3
957122.2132.2600,018555,3
106099.9891.9110,019155,3
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 32Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald
PECTINA 2%
Evaluacin reolgica de la pectina al 2% a 35 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
1399.9897.6490,076536,3
26122.2139.1740,075136,3
39144.43410.7340,074336,3
412166.65512.1970,073236,3
515188.87813.6750,072436,3
618211.09915.1240,071636,3
721233.32216.5020,070736,3
824255.54817.8910,070036,3
927277.76619.2380,069336,3
1030299.99020.5400,068536,3
133299.99020.3540,067836,3
236277.76619.0020,068436,4
339255.54817.6390,069036,4
442233.32416.2640,069736,4
545211.10114.8690,070436,4
648188.87813.4510,071236,4
751166.65712.0170,072136,4
854144.43410.5490,073036,4
957122.2139.0550,074136,4
106099.9897.5120,075136,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 35Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la Petencia de Oswald
Evaluacin reolgica de la pectina al 2% a 45 C:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
1399.9898.2640,082645,3
26122.2139.9850,081745,3
39144.43411.6090,080445,3
412166.65713.2180,079345,3
515188.87814.7350,078045,3
618211.10116.2310,076945,3
721233.32217.7730,076245,3
824255.54519.2140,075245,3
927277.76620.6440,074345,3
1030299.99022.0300,073445,3
133299.99021.6230,072145,4
236277.76920.1620,072645,4
339255.54518.6980,073245,4
442233.32217.2230,073845,4
545211.10115.7530,074645,4
648188.87814.2280,075345,4
751166.65712.6940,076245,4
854144.43611.1020,076945,4
957122.2139.4820,077645,4
106099.9897.8470,078545,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 38Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald
Evaluacin reolgica de la pectina al 2% a 55 CNumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131.0120.0000,000054,8
2612.0070.5330,044454,9
3923.0051.1560,050354,9
41234.0031.7110,050354,9
51545.0012.3020,051254,9
61855.9982.8160,050354,9
72166.9963.3370,049854,9
82477.9943.8930,049954,9
92788.9924.4130,049654,9
103099.9894.9110,049154,9
13399.9894.8430,048455,0
23688.9924.3400,048855,0
33977.9943.8010,048755,0
44266.9963.2950,049255,1
54555.9982.7450,049055,1
64845.0012.2120,049255,1
75134.0031.6770,049355,1
85423.0051.1460,049855,1
95712.0090.6550,054655,1
10601.0100.0000,000055,1
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 40Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la Potencia de Oswald
PECTINA 4%Evaluacin reolgica de la pectina al 4% a 35 C:
NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131.0100.3800,376336,3
2612.0075.0060,416936,3
3923.0059.2680,402936,3
41234.00313.3000,391236,3
51545.00117.1420,380936,3
61855.99820.7960,371436,3
72166.99624.2640,362236,3
82477.99627.6100,354036,3
92788.99230.8370,346536,3
103099.98933.9940,340036,3
13399.98733.7800,337836,3
23688.99230.6290,344236,3
33977.99427.2800,349836,4
44266.99623.9520,357536,4
54555.99620.4690,365536,4
64845.00116.8440,374336,4
75134.00313.0510,383836,4
85423.0059.0940,395336,4
95712.0074.9270,410336,4
10601.0100.5260,521036,4
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 44Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald
Evaluacin reolgica de la pectina al 4% a 45 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131.0100.3520,349045,5
2612.0073.4900,290745,5
3923.0056.4380,279845,5
41234.0039.3590,275345,5
51545.00112.1370,269745,5
61855.99814.8890,265945,5
72166.99617.5140,261445,5
82477.99620.0980,257745,5
92788.99222.6130,254145,5
103099.98925.0350,250445,5
13399.98924.9480,249545,5
23688.99222.5360,253245,5
33977.99420.0010,256445,6
44266.99617.4870,261045,6
54555.99814.8530,265245,6
64845.00112.1080,269145,6
75134.0019.3080,273845,6
85423.0056.3640,276645,6
95712.0073.4510,287445,6
10601.0100.4950,490545,6
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grfica N 46Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald
Evaluacin reolgica de la pectina al 4% a 55 C:NumeroTiempo (s)ritmo cortante (1/s)Esfuerzo cortante (Pa)Viscosidad (Pas)Temperatura (C)
131.0100.3500,347054,8
2612.0072.8340,236054,9
3923.0075.2880,229854,9
41234.0037.6090,223854,9
51545.0019.9360,220854,9
61855.99812.1160,216454,9
72166.99814.2630,212954,9
82477.99416.3350,209454,9
92788.99218.3820,206654,9
103099.98920.3820,203854,9
13399.98919.8810,198855,1
23688.99217.8780,200955,1
33977.99415.8410,203155,1
44266.99413.7550,205355,1
54555.99811.6270,207655,1
64845.0039.4610,210255,1
75134.0037.2050,211955,1
85423.0054.9150,213755,1
95712.0072.6740,222755,1
10601.0100.3740,370755,1
El modelo ms adecuado debido al R2 ms cercano a 1 es la de la grafica N 49Tenemos:
Mejor regresin: Ley de la potencia de Oswald
EFECTO DE LA TEMPERATURA:TK (1%)1/TLn(k)
350.0050.028-5.298
450.0070.022-4.962
550.0350.018-3.335
TK (2.5%)1/TLn(k)
350.1180.028-2.137
451.4200.0220.351
551.0050.0180.00498
TK (4%)1/TLn(k)
350.46340.028-0.769
450.3980.022-0.921
550.3380.018-1.087
EFECTO COMBINADO TEMPERATURA CONCENTRACION1.0591.0480.866
0.9030.6340.049
0.9340.8960.881
0.6340.6580.739
0.4220.4530.453
IV. BIBLIOGRAFA: Steffe, James F., Ph.D., P.E. Rheological Methods In Food Process Engineering 2da Ed., Ed Freeman Press, USA, 1992.
Gerhart, R. Groos y J. Hochstein Fundamentos de Mecnica de los Fluidos. (1995) Wilmington, Delaware, USA. Addison-Wesley Iberoamericano, S.A. Segunda Edicin.
Mccabe W, et al. Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica, 4ta Ed. McGraw Hill, Espaa 1998.
Viscosmetro capilar de CANNON FENSKE
Viscosmetro de cilindros coloidales Brookfield DV II
Materia prima (yogurt, mango y manzana verde)
Acondicionamiento de la materia prima (solo mango y manzana), el yogurt se deja igual.
Pelado (mango y manzana) y despus colarlo obteniendo asi la pulpa
Luego invertir las pulpas de las frutas en diferentes vasos precipitados.
Insertar el huso en el fluido de prueba hasta, que lo tape por completo.
Finalmente se llev al remetro y se tom las respectivas lecturas.
Materia prima (CMC y Pectina )
Acondicionamiento de la materia prima
A diferentes temperaturas y a diferentes concentraciones
Temperaturas:
Ambiente
35
45
55
Concentraciones:
1%
2%
4%
5%
Finalmente se llev al remetro y se tom las respectivas lecturas.
Materia prima (azcar ) a diferentes concentraciones (10%,20% y 30%) y a diferentes temperaturas (ambiente, 35 y 45)
Pesar diferentes concentraciones de azcar (10%, 20%, 30%) y agregar 200 ml de agua a cada concentracin para as diluir.
Luego agregar dicha dilucin al viscosmetro capilar y aplicar succin sobre la rama G del viscosmetro, sumergiendo la rama A en la muestra liquida.
Despus enrasar el nivel del liquido sobre la marca E. tapar la rama A y volver al viscosmetro a su posicin normal.
Aplicar succion sobre la rama A y enrasar el nivel del liquido sobre la marca C. Medir el tiempo y la densidad
Ing. Agroindustrial IX ciclo1