Diseño de una línea piloto htst para el laboratorio de operaciones unitarias de la carrera de ingeniería en alimentos (ESPOL)

Abstract

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.