Transferencia de Masa

Dra. Carmen Velezmoro TRANSFERENCIA DE MASA Y SU APLICACION EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Dra. Carmen Velezmoro

Dra. Carmen Velezmoro Fenmeno de Transporte Molecular

Similitudes con la T. de calor y T. de Movimiento

Fuerza impulsora para la Transf. de Masa


Dra. Carmen Velezmoro Ley de Fick: JA =-D dCA dzJA es la velocidad de difusin de A en kmol/m2sD es la Difusividad msica en m2/sCA es la Concentracin del componente A en kmol/m3


Dra. Carmen Velezmoro En la Industria Alimentaria, el fennemo de Difusin Molecular se presenta como:

GAS-GAS: Componentes voltiles- aireGAS-LIQUIDO: CO2 - aguaGAS-SOLIDO: O2 - polietilenoLIQUIDO-LIQUIDO Solutos-SolventeLIQUIDO-SOLIDO Solutos-Matriz slida


Dra. Carmen Velezmoro Difusin molecular en gasesLey de Fick para gases ideales:TRANSFERENCIA DE MASA EN ESTADO ESTACIONARIOpA Presin parcial de AR constante general de gasesT temperatura absolutaz distanciaDAB es la difusividad de A en B


Dra. Carmen Velezmoro El valor de la Difusividad es afectado por:

Presin y Temperatura en gasesConcentracin y Temperatura en lquidos


Dra. Carmen Velezmoro JA es el flujo propio del gas A

NA es el flujo resultante del movimiento totalJANA = JA + CA ( Ni) C


Dra. Carmen Velezmoro Difusin Gas-Gas: Contradifusin EquimolarGas AGas B


Dra. Carmen Velezmoro Difusin Gas-Gas: Contradifusin EquimolarNA = JANB = JB NA = -NB


Dra. Carmen Velezmoro Difusin Gas-Gas: Contradifusin Equimolar Mezcla de A y B en equilibrio


Dra. Carmen Velezmoro Difusin Gas-Gas:Difusin de A en B que no se difundeABSolucin alcohlicaAirex


Dra. Carmen Velezmoro Difusin Gas-Gas:Difusin de A en B que no se difundeABAireSolucin alcohlicaZNA = JA + xA (NA)


Dra. Carmen Velezmoro Difusin en rea variableA = f(z)


Dra. Carmen Velezmoro Difusin en rea variable


Dra. Carmen Velezmoro Difusin molecular Gas - SlidoO2H2OCO2AromasEmpaque


Dra. Carmen Velezmoro O2H2OCO2AromasDifusin molecular Gas - SlidoEmpaque


Dra. Carmen Velezmoro Difusin molecular Gas - SlidoO2H2OCO2AromasEmpaque


Dra. Carmen Velezmoro La difusin molecular de un gas a travs de un slido depende de:La Solubilidad del gas en el material slido = SA Esta relacionada con la cantidad de molculas que entran a la membrana.La Difusividad del gas en el material slido = DA Esta relacionada con la cantidad de molculas capaces de atravesar la membranaLa Permeabilidad = DA x SA = PmA


Dra. Carmen Velezmoro Las unidades de la permeabilidad:


Dra. Carmen Velezmoro La Permeabilidad (Pm) se define como:La cantidad de gas (cc, g, mol) que se transfiere a travs de una pelcula de empaque, de espesor estndar (mm, ), por unidad de tiempo (da, h, s), por unidad de rea de empaque (m2, cm2 ) ypor una fuerza impulsora (gradiente de presiones) a travs de la pelcula..


Dra. Carmen Velezmoro La Cristalinidad del material de empaque provee un obstculo a la DifusinpA1pA2FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD


Dra. Carmen Velezmoro FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDADLa orientacin de las molculas del polmero tambin provee un obstculo a la DifusinpA1pA2


Dra. Carmen Velezmoro FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDADLa Permeabilidad es inversamente proporcional a la densidad del material.PmDensidad


Dra. Carmen Velezmoro FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDADMateriales Co-extruidosO2


Dra. Carmen Velezmoro Pm1Pm2pa1


Dra. Carmen Velezmoro Permeabilidad al Vapor de Agua (g- mm/kPa-d-m2)

Protenas de suero/sorbitol 62 Gluten/Glicerina 53,2 Protenas de suero/glicerol 6,6 Polietileno de baja densidad 0,079Polietileno de alta densidad 0,02Cera de abeja 0,05


Dra. Carmen Velezmoro Permeabilidad al Oxgeno (cm3- m/kPa-d-m2)

Protenas de suero/sorbitol 144,9 Gluten/Glicerina ND Protenas de suero/glicerol ND Polietileno de baja densidad1870Polietileno de alta densidad 427Cera de abeja 931,7


Dra. Carmen Velezmoro Difusin molecular en lquidosDifusin de solutos biolgicos, importancia en procesos biotecnolgicos y procesos de extraccin:

Protenas y enzimas (PM: 10 000 - 500 000)Sacarosa (PM: 342)Glicerol (PM: 92)


Dra. Carmen Velezmoro TRANSFERENCIA DE MASA EN ESTADO NO ESTACIONARIOLa Concentracin vara en funcin del tiempoLa mayora de fenmenos de Transferencia de masa en alimentos se dan en forma no estacionaria:

SECADOSALADOCONCENTRACIN OSMOTICAMIGRACION DE COMPONENTES


Dra. Carmen Velezmoro SECADODifusin interna del agua en el interior del alimento. La diferencia de humedad, de la capa externa, con respecto al interior del alimento provoca una migracin de humedad, de adentro hacia fuera.

Producto hmedoProceso de secado


Dra. Carmen Velezmoro DESHIDRATACION OSMOTICADifusin interna - los azcares de la solucin se difunden al interior de la fresa y el agua presente en la fresa se difunde hacia el exteriorGlucosaAguaConcentracin de glucosa en la solucinConcentracin Inicial de glucosa en la fresaHumedad inicial en la fresa


Dra. Carmen Velezmoro La ecuacin diferencial que se aplica depende de la geometra del ALIMENTO:


Dra. Carmen Velezmoro Difusin de Sal en bloques de quesoC1CNAIxNAIx+xxx


Dra. Carmen Velezmoro Enhanced Mass Transfer During Osmotic Dehydration of High Pressure Treated PineappleN.K. RASTOGI and K. NIRANJANJOURNAL OF FOOD SCIENCEVolume 63, No. 3, 1998

Aumento de la transferencia de masa durante la deshidratacin osmtica de Pia, tratada a altas presiones


Dra. Carmen Velezmoro El modelo aplicado para trozos de pia, con forma de paraleleppedo fue:La Solucin analtica:


Dra. Carmen Velezmoro TRANSFERENCIA CONVECTIVA DE MASAA semejanza de la transferencia de calor, tambin se pueden determinar coeficientes convectivos de Transferencia de masa, que influyen en la velocidad de paso de un componente, de una fase a otra.NA = kc (CAI - CAII )


Dra. Carmen Velezmoro La determinacin de los coeficientes de transferencia de masa (Difusividad, Permeabilidad, Coeficientes convectivos) en Procesos con Alimentos es de gran importancia, para la prediccin de vida en anaquel, tiempos de secado, tiempos de extraccin; as como para mejorar los parmetros que se utilizan en dichos procesos.


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