Resumen:
Esta tesis presenta el diseño de una línea de pasteurización HTST para
leche y jugos de baja viscosidad, que será utilizado como unidad didáctica de
enseñanza en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la carrera de
ingeniería de Alimentos.
En la parte inicial se describe el análisis realizado a las industrias de
alimentos de la Costa ecuatoriana, se investigaron 559 empresas para
determinar las operaciones más utilizadas y aplicando el diagrama de Pareto
se llegó a establecer que las operaciones de mayor aplicación son las de
Congelación-Refrigeración, Esterilización y Pasteurización.
Luego se presenta el diseño de la línea de pasteurización con
intercambiadores de placas y, alternativamente, con intercambiadores de
tubos concéntricos. Se determinó que el equipo manejará una capacidad
máxima de 200 L/h. El diseño se consiguió aplicando las metodologías de
Welti-Chanes et. al. y Kern respectivamente. Se determinó que se necesitan
3 intercambiadores con 33, 13 y 17 placas para las zonas de regeneración,
calentamiento y enfriamiento respectivamente. Asimismo se realizó una
estimación del costo del proyecto para determinar la factibilidad del mismo,
comparando las dos alternativas presentadas, de las cuales resultó que el
intercambiador de placas es la más conveniente desde el punto de vista económico y por el espacio reducido que ocuparía en relación con la
alternativa de tubos concéntricos.
Finalmente se diseñan tres diferentes prácticas de laboratorio para usar el
pasteurizador. Además, se desarrolló un programa-herramienta de cálculo
en Excel 2007, llamado por sus características HEATTRANSFERCalc, para
facilitar y automatizar los cálculos de:
• Las propiedades físicas de alimentos seleccionados, aplicando los
modelos de Choi y Okos que son funciones de la composición de
alimentos y la temperatura, para lo cual se creó un base de datos con
los principales alimentos ecuatorianos. Las propiedades físicas que
se calculan son Calor Específico (Cp), Densidad (ρ), Conductividad
térmica (κ) y Difusividad Térmica (α).
• Los resultados requeridos por las tres prácticas de laboratorio
diseñadas para el uso del pasteurizador.
• Diseño de intercambiadores de calor de placas y tubos concéntricos,
donde se siguió las metodologías de Welti-Chanes et. al. y Kern
respectivamente para crear los algoritmos de cálculos, que en ambos
casos son iterativos.
• Diseño de un pasteurizador de placas, siguiendo asimismo el método
iterativo de Welti-Chanes.
