Preinformes Practica produccion de mayonesa y torres empacadas
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Universidad Industrial de Santander Escuela de Ingeniería Química 27542-Laboratorio de Procesos I Grupo B1- subgrupo 4
Torres Empacadas y Producción de Mayonesa
PRE- INFORME PRÁCTICAS 5 Y 6
TORRES EMPACADAS Y PRODUCCIÓN DE MAYONESA
Largo Parra Tania Marcela1, Martínez Ortegón Helmuth Smith2, Martínez Vera Yenifher
Yegleysa3, Morales Toscano Andrea Carolina4, Moreno Jalk Laura Lucia5, Torres Vargas
Lina María6, Velandia Duarte Brayan Steev7.
1Cod. 2104016 2Cod. 2104695
3Cod. 2083110
4Cod. 2080177
5Cod. 2083372
6Cod. 2103321
7Cod. 2092299
11 Agosto del 2015
Resumen
El universo es una mezcla y nuestro objetivo al emplear las operaciones unitarias se centra
en extraer de esta los componentes de interés o en su defecto lograr homogenizar aquellas
mezclan que parecen inmiscibles.
En las prácticas de la laboratorio a realizar podremos observar dos ejemplos claros de cómo
podemos lograr en primer lugar separar a partir de dos diferentes fases: gas-líquido los
componentes líquidos de un gas húmedo a través de la absorción de gases empleando
columnas de lecho empacado. También podremos ver como se mezclan dos líquidos
inmiscibles de manera más o menos homogénea, como una emulsión de aceite-agua donde
las gotas de aceite dispersas en agua generan un sistema coloidal en el que las dos fases
constitutivas indican una relación entre la fase dispersa u oleosa (O) y la fase dispersante o
acuosa (A) y viceversa tomando la mayonesa como una evidencia de esto de las emulsiones
O/A resultantes.
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Torres Empacadas y Producción de Mayonesa
TORRES EMPACADAS
1. INTRODUCCIÓN
Una torre empacada consiste en una estructura
vertical cilíndrica que permite un contacto íntimo
entre fases debido a que contiene un relleno
formado por dispositivos con alta superficie de
contacto y químicamente inertes.
Estas torres son usadas para la absorción de gases
a partir de una mezcla en fase líquida que logra
absorber componentes solubles de la mezcla en
fase gaseosa, y que se implementa para retirar
componentes indeseados o de interés en un
proceso. Cuando se realiza la absorción
empleando estas unidades se pueden alcanzar
eficiencias de remoción y velocidades de flujo
altas así como consumo de agua relativamente
bajo.
Sin embargo, emplear una torre empacada puede
implicar ensuciamiento y costos de
mantenimiento elevados relacionados con el
material del empaque, su disposición y la
inserción realizada en el lecho así como la
variación de caída de presión en el sistema. Para
predecir la caída de presión en las columnas se
emplea la ecuación formulada por Blake-Kozeny
a partir del diámetro de la partícula, la longitud y
porosidad del lecho empacado, la viscosidad del
fluido y la velocidad flujo. Con esta estimación se
puede tener un indicio del buen diseño de una
torre.
2. MARCO TEÓRICO
Las torres empacadas constituyen una unidad
fundamental en la industria al ser empleadas en
trasferencia de masa, de calor o ambas
simultáneamente; aplicada a campos diversos
tales como el endulzamiento de gas natural,
depuradores de gases ácidos en gases
inorgánicos, depuradores en húmedo para
controlar la contaminación de aire,
fraccionamiento de gas natural, entre otros [1].
Su aplicación a la industria se da con el fin de
lograr llevar a cabo la separación física de
componentes de una mezcla sometiendo el fluido
a condiciones de presión y temperatura
adecuadas a lo largo de la columna de manera tal
que se tenga fases diferentes para que se dé un
buen intercambio entre ambas fases.
En las columnas empacadas se tienen dos flujos
en fases diferentes: gas y líquido. El líquido se
distribuye sobre los empaques y el gas se
burbujea a través de estos, el empacamiento
genera un flujo turbulento, una mayor área de
contacto entre los fluidos y a su vez un aumento
en el tiempo de contacto entre las dos fases que
favorece la absorción.
2.1 ABSORCIÓN
La absorción es un proceso físico en el cual los
líquidos contenidos en un gas son removidos al
exponer el gas al contacto con un solvente
líquido. El gas que queda libre del componente
se denomina gas limpio o gas agotado.
En este proceso se tienen tres factores
importantes: El gas portador, que será limpiado;
el solvente, que permite disolver las impurezas y
el componente gaseoso a separar. Según la
naturaleza del componente gaseoso a separar
será necesario el empleo de un solvente que lo
disuelva selectivamente. Sin embargo, cuando el
gas no se disuelve en el solvente sino que
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reacciona con él generando un nuevo compuesto
la absorción ya no es física sino química.
En una absorción sencilla no existe vaporización
del solvente y el gas solo contiene un
componente soluble mientras que en la
absorción compleja se pueden absorber muchos
componentes y vaporizarse parte del solvente.
La etapa de absorción generalmente va seguida
de una etapa de desorción con el fin de separar
los componentes gaseosos del disolvente.
2.1.1 TORRES DE ABSORCIÓN
Para llevar a cabo un proceso de absorción
manteniendo un buen intercambio entre la fase
líquida y la fase gaseosa se pueden emplear:
torres empacadas, torres de platos o columnas de
banda rotatoria.
En la torre de platos (Figura 1), los platos se
disponen de forma horizontal y cada uno cuenta
con una ranura que permite el flujo de líquido de
forma zigzagueante a través del tope de la torre
hasta el fondo donde el líquido es retenido hasta
llegar a un tope en el plato mientras que el gas es
burbujeado a través de pequeños orificios en los
platos desde el fondo hasta el tope de la torre
forzando el contacto entre fases [2].
Figura 1. Torre de platos
La columna de banda rotatoria (Figura 2) emplea
la fuerza centrífuga para que se dé el contacto
entre vapor y líquido mientras la banda gira a
alrededor de 1500 rpm forzando a la fase gaseosa
a una alta retención mientras logra llegar al tope
de la torre.
Figura 2. Torre de columna con banda giratoria
La torre empacada (Figura 3) contiene pequeños
elementos en materiales inertes al proceso que
permiten un contacto íntimo entre el líquido que
desciende y el gas que se suministra.
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Figura 3. Torre empacada
2.1.2 CRITERIOS DE SELECCIÓN TORRES DE
ABSORCIÓN
Sin embargo, la selección del tipo de torre a
emplear depende de factores que a su vez
dependen del sistema, el modo de operación y la
naturaleza física de la columna.
Las torres empacadas son primordiales cuando se
tienen fluidos con tendencia espumante o
corrosiva, de viscosidad alta, termolábiles o con
puntos de ebullición cercanos. También se
emplean si la operación es intermitente, si la
transferencia de masa es controlada por el gas y
no se desea retención de líquido y si se busca una
baja caída de presión.
2.2 TORRES EMPACADAS
Una torre empacada consiste en una estructura
vertical cilíndrica que permite un contacto íntimo
entre fases debido a que contiene un relleno
formado por dispositivos con alta superficie de
contacto y químicamente inertes.
En este tipo de columna el líquido es
suministrado por la parte superior de la columna
descendiendo por el relleno; el líquido es
absorbente y tiene una baja volatilidad mientras
que el gas contiene uno o varios componentes
solubles que entrarán en contacto con la fase
líquida a través de su paso por el lecho
empacado. En la torre se tienen dos entradas, dos
espacios de distribución tanto en el tope como en
el fondo de la torre, para la distribución de líquido
y gas respectivamente, salidas para el líquido en
el fondo y para el gas en el tope de la torre y justo
al final de cada espacio un soporte que permite
contener el relleno de la torre.
Figura 4. Estructura torre empacada y empaques usados
El material usado en la torre tanto
estructuralmente como para sus empaques
depende de la posible corrosión que pueda
presentarse en el proceso. El cuerpo de la torre
puede ser elaborado en madera, metal, vidrio y
en ocasiones ser recubiertos con polímeros [3].
El material que soporte el lecho empacado
también debe ser capaz de soportar el peso de
estos junto con el del fluido contenido sin
restringir el flujo de las fases mientras se da la
absorción y a su vez se debe contar con un fijador
del empaque que evite que la expansión o
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arrastre del lecho empacado llegando a causar
obstrucción.
El distribuidor de líquido permite que este sea
esparcido uniformemente al igual que
proporciona espacio para el flujo de gas. Para
este fin se pueden usar atomizadores, orificios o
que el líquido fluya por gravedad o a presión.
Figura 5. Distribuidor de líquido con atomizadores
El empaque empleado en la torre funciona como
contactor entre las fases gas-líquido que poseen
una gran superficie que facilita dicho contacto.
2.2.1 EMPAQUES
La finalidad de emplear empaques en la torre se
da por la necesidad de maximizar la eficiencia del
proceso por esta razón se aumenta el área por
unidad de volumen y de esta manera el contacto
entre fases. Los empaques deben ofrecer un área
de contacto entre los 50 y 1000 m2/m3 .
Cuando se tiene una disposición de empaques al
azar la eficiencia aumenta al disminuir el tamaño
de partícula pero causa una mayor caída de
presión. Si se tiene una distribución ordenada la
eficiencia aumenta a medida que el espacio entre
capas disminuye este brinda una caída de presión
baja pero los costos de instalación pueden ser
altos.
Para los procesos se deben usar materiales que
garanticen que los empaques son inertes frente a
los fluidos empleados, que tienen resistencia
mecánica ya que deben soportar el peso del
lecho, que favorecen una porosidad de lecho que
permita el flujo de ambas fases si retener alguna
y que su geometría y material no conlleve a
costos por corrosión, erosión y migración a través
de los soportes [4].
2.2.2 CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE
EMPAQUES
Las columnas empacadas se usan para destilar
materiales corrosivos o productos viscosos,
mezclas termolábiles y casos de baja caídad de
presión. Por esta razón, el empaque seleccionado
debe cumplir con factores como la flexibilidad,
eficiencia, capacidad, caída de presión
característica y costos razonables. Además, se
deben usar columnas de poco diámetro para
evitar la instalación de redistribuidores cada
cierta altura de empaque.
La selección del empaque debe garantizar que
estos proporcionen un área de contacto grande,
un flujo uniforme de líquido sobre la superficie y
un flujo uniforme de gas a través de la sección
transversal de la columna. Otros factores que se
deben tener en cuenta son:
Costos: Los empaques cerámicos son los más
costosos seguidos de los metálicos y por último
los plásticos (USD/ft3).
Baja caída de presión: Los materiales largos
tienen menor caída de presión. Esta es una
función del espacio que existe entre el material
empacante de la torre.
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Resistencia a la corrosión: Se cumple para los
empaques en material cerámico y porcelanas.
Estos son empleados en medios corrosivos.
Área específica: Se desean grandes áreas de
empacamiento por volumen (ft2/ft3).
Resistencia mecánica: Los empaques deben ser
resistentes durante la instalación,
mantenimiento, manejo físico y fluctuaciones
térmicas. El soporte también debe resistir el peso
del lecho.
2.2.3 DISTRIBUCIÓN
Los empaques distribuídos al azar son los más
comunes comercialmente. Los empaques usados
en esta distribución son, entre otros: anillos
Rashing, anillos Lessing y estribos de Berl (entre
1907 y los 50’s).
Figura 6. Anillo Rashing, Anillo Lessing, Estribo de Berl.
Posteriormente, se emplearon los anillos Pall y
los estribos Intalox como evolución de los Rashing
y los Berl (entre los 50’s y 70’s).
Figura 7. Anillo Pall, Estribo Intalox.
Y actualmente empaques con geometrías
desarrolladas a partir de los anillos Pall y los
estribos Intalox.
Los empaques de distribución ordenada se hacen
en capas de alambre que se ubican dentro de la
columna.
2.2.4 MATERIALES
Los empaques metálicos generalmente son
elaborados en acero al carbono para fluidos no
corrosivos. Tienen alta resistividad a la
compresión y en caso de fluidos corrosivos se
pueden emplear los de acero inoxidable.
Los empaques cerámicos no están disponibles en
muchas geometrías y pueden quebrarse
fácilmente. Sin embargo, son útiles en
operaciones que estén expuestas ataque
químicos y a altas temperaturas.
Los empaques plásticos son económicos y se usan
para operaciones que no excedan los 250 °F.
2.2.5 TAMAÑO
El tamaño del empaque depende del diámetro de
la torre.
Diámetro de la columna
Tamaño del empaque
< 0.3 m (1 ft)
< 25mm (1 in)
0.3 a 0.9 m (1 a 3 ft)
15 a 38 mm (1 a 1.5 in)
>0.9 m (3 ft) 50 a 75 mm (2 a 3 in)
Tabla 1. Tamaño de empaques respecto al diámetro de la
columna
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2.3 CAÍDA DE PRESIÓN
La predicción de la caída de presión en las torres
empacadas es fundamental en el diseño de estas.
Para estimar la caída de presión se usa la
ecuación de Blake-Kozeny:
∆𝑃 =1500 ∗ 𝑉 ∗ 𝐿 ∗ 𝜇 ∗ (1 − 𝜀)2
𝑑𝑝2 ∗ 𝜀2
Donde:
∆𝑃: Caída de presión 𝑉: Velocidad de flujo 𝐿: Longitud del lecho empacado 𝜇: Viscosidad del fluido 𝑑𝑝: Diámetro de la partícula del lecho
𝜀: Porosidad del lecho Se puede considerar que 𝜇, 𝑑𝑝, 𝜀 y 𝐿 son
constantes por tanto la ecuación depende estrictamente de la velocidad de flujo [5].
2.4 GRADIENTES DE CONCENTRACIÓN
Cuando hay transferencia de masa de una fase a
otra, a través de la interfase que las separa, la
resistencia a la transferencia de masa de una fase
a otra genera un gradiente de concentraciones.
Como las concentraciones del material que se
difunden desde el gas hacia el líquido son
diferentes se supone una relación de equilibrio
termodinámico que se alcanza casi
inmediatamente entren en contacto [6].
La transferencia de masa puede ser expresada
como:
𝑁𝐴 = 𝑘𝐺′ (𝑝 − 𝑝𝑖) = 𝑘𝐿
′ (𝑐𝑖 − 𝑐)
Donde:
𝑁𝐴: Velocidad de transferencia de masa 𝑘𝐺
′ : Coeficiente de trasferencia de masa en la fase gaseosa 𝑘𝐿
′ : Coeficiente de trasferencia de masa en la fase líquida 𝑝: Presión parcial del soluto en el gas 𝑝𝑖: Presión parcial del soluto en la interfase 𝑐: Concentración del soluto en el líquido 𝑐𝑖: Concentración del soluto en el líquido de la interfase
La velocidad de trasferencia de masa es
proporcional a diferencia entre la concentración
global y la concentración en la interfase. Otra
expresión válida es:
𝑁𝐴 = 𝑘𝐺(𝑦 − 𝑦𝑖) = 𝑘𝐿(𝑥𝑖 − 𝑥)
Involucrando la fracción mol de soluto en la fase
gaseosa y en la fase líquida así como en las
respectivas interfases.
Los coeficientes de transferencia de masas se
relacionan de la siguiente manera:
𝑘𝐺 = 𝑘𝐺′ 𝑝𝑇
𝑘𝐿 = 𝑘𝐿′ 𝜌𝑇
Involucrando la presión total del sistema y lbaa
densidad molar promedio de la fase líquida.
2.5 BALANCES DE MASA
Asumiendo una torre empacada en la que existe
contacto a contracorriente entre el líquido y el
gas. Tenemos que:
𝑌 =𝑦
1 − 𝑦=
𝑝
𝑝𝑇 − 𝑝
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𝐺𝑆 = 𝐺(1 − 𝑦) =𝐺
1 + 𝑌
Donde:
𝑌: Relación molar 𝑦: Fracción molar 𝑝: Presión parcial del gas 𝑝𝑇: Presión total 𝐺𝑆: Gas insoluble 𝐺: Flujo de gas
Para la corriente líquida tenemos que:
𝑋 =𝑥
1 − 𝑥
𝐿𝑆 = 𝐿(1 − 𝑦) =𝐿
1 + 𝑋
Donde:
𝑋: Relación molar 𝑥: Fracción molar 𝐿𝑆: Solvente no volátil 𝐿: Flujo de líquido
Estas ecuaciones se pueden expresar como:
𝐺𝑠(𝑌1 − 𝑌) = 𝐿𝑠(𝑋1 − 𝑋)
3. BIBLIOGRAFÍA
1. Hoja de datos - Tecnología de Control de
Contaminación de aire. [En línea] Available:
http://www.epa.gov/ttncatc1/dir2/fpackeds.pdf
[Último acceso: 09 agosto 2015].
2. Balance de materia y energía. [En línea]
Available:
http://galeon.com/jackzavaleta/balw1.pdf
[Último acceso: 08 agosto 2015]
3. Salazar, Araceli. Estudio y selección de material
empaque estructurado: metálico, polimérico o
cerámico, para operar eficientemente una
columna de absorción de gases contaminantes
provenientes de hornos tabiqueros. 2012. 18-20.
4. Calderón, Ketty; Luna, David. Diseño y
problemas operacionales de torres empacadas
en plantas deshidratadoras de gas con glicol.
2007. 24. 40-55. 66-80.
5. Tesis Capítulo 4. [En línea] Available:
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/9251/Ca
pitulo4.pdf [Último acceso: 10 agosto 2015]
6. Capítulo 4. [En línea] Available:
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/l
eip/serrano_r_a/capitulo4.pdf [Último acceso: 09
agosto 2015]
7. Treybal, Robert E. Operaciones de transferencia de
masa. 1967.121.
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PRODUCCIÓN DE MAYONESA
1. INTRODUCCIÓN
Las emulsiones se identifican como dispersiones
que generalmente tienden a ser inestables, es
decir, si se mantienen mucho tiempo en reposo,
las gotas de la fase dispersa tienden a asociarse,
formando una mono capa, que puede migrar
hacia el fondo o hacia la superficie, según la
diferencia de densidades entre las partes,
básicamente se conforman por una fase dispersa
y una fase continua o dispersante. Gran parte de
las emulsiones se sintetizan a partir del agua y el
aceite, u otras grasas de uso común, como es el
caso de la mayonesa, la leche y su crema, la
mantequilla y la margarina, etc.
En esta práctica se tomará la mayonesa como un
ejemplo representativo de una emulsión, con el
fin de identificar la viscosidad, los efectos
fisicoquímicos entre las fases, la importancia de
los emulsificantes y las características propias de
una emulsión.
2. MARCO TEÓRICO
La producción de mayonesa es un proceso que se da a gran escala a nivel mundial como cualquier producto que se trabaja en la industria. La mayonesa es una emulsión, una dispersión del aceite en el agua. Esta agua la aporta la yema del huevo y eventualmente, el vinagre, mostaza o zumo de limón que se añaden para prepararla, su proceso tiene bases físicas y químicas, por eso se habla de manera específica de las emulsiones.
Técnicamente la mayonesa se trata de una emulsión de materias grasas con proteínas, en la que el 80% de su composición en volumen es aceite, la familia de este tipo de salsas se le denomina salsas emulsionadas.
En los procesos industriales se le añade emulsificantes denominados también surfactantes. Durante su elaboración, la fase inicial debe ir haciéndose lentamente, y progresivamente ir batiendo con más fuerza a medida que se va añadiendo aceite. El aceite debe irse añadiendo poco a poco durante el batido. Si se añaden ingredientes complementarios a una mayonesa se puede obtener una gama alta de variadas salsas derivadas: andaluza, italiana, tártara, verde, cambridge, india, etcétera. En algunas ocasiones se añade nata montada para modificar la textura final. En otros casos, se emplea edulcorantes con el objeto de modificar su sabor, por regla general azúcar. La industria alimentaria emplea a menudo como saborizante glutamato monosódico. [1]
EMULSIONES
La emulsión es una dispersión
termodinámicamente inestable de dos o más
líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles. [2]
Uno de los líquidos se hallará formando la fase,
que se conoce como fase dispersa, se encontrará
constituida por el líquido que será dispersado
dentro del otro líquido que conforma la mezcla,
el cual será el formador de la fase conocida como,
fase continua, o también, dispersante. [3]
Imagen 1. Representación de una emulsión y sus dos fases
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Tipos de emulsiones:
1. Según la aglomeración:
-Floculación: Es la aglomeración de partículas
desestabilizadas en micro lóculos y después
en los flóculos más grandes que tienden a
depositarse en el fondo de los recipientes
construidos para este fin. Básicamente,
consiste en una emulsión inestable donde las
partículas se unen formando una masa. [3]
-Cremación: emulsión inestable donde las
partículas tienden a concentrarse en mayor
medida en la superficie de la mezcla que se
forma, aunque manteniéndose separados
(también pueden acumularse en el fondo de
la mezcla).
-Coalescencia: es el tipo de emulsión
inestable, donde las partículas que la
constituyen, se funden pasando a formar una
capa líquida. Consiste en la fusión de gotas
para crear unas gotas más grandes con la
eliminación de parte de la interfase
líquido/líquido.
A pesar de que el proceso de inestabilidad
debido a la coalescencia no se comprende en
su totalidad, se cree que está relacionado con
la curvatura preferida y con la rigidez de la
capa de tensoactivo que estabiliza la
emulsión.[2]
2. Según la naturaleza de la fase dispersa
-Oleoacuosas: el aceite es la fase dispersa
en el agua (fase interna). Ejemplo la goma
arábiga, la goma tragacanto, la pectina, la
gelatina, la yema de huevo.
-Hidrooleosa: el agua está dispersa en el aceite (fase externa). Ejemplo mantequilla y algunos caldos.
-Dual: no está claramente definido, pues la
fase interna y externa, en lugar de ser
homogénea, contiene porciones de la fase
contraria.
3. Emulsiones directas e inversas (también
llamadas sencillas y múltiples).
-Directas: son aquellas en las que la fase dispersa es una substancia lipofílica (grasa o aceite) y la fase continua es hidrofílica (normalmente agua). Estas emulsiones suelen denominarse L/H o O/W Ejemplo: emulsiones bituminosas, la leche, la mayonesa, algunos tipos de pinturas, y muchos productos alimentarios y fitosanitarios. -Inversas: son en las que la fase dispersa es una substancia hidrofílica y la fase continua es lipofílica. Estas emulsiones suelen denominarse con la abreviatura H/L o W/O. Ejemplo margarinas, fluidos hidráulicos y la mayoría de las cremas cosméticas) -Múltiples: son las que como fase dispersa contiene una emulsión inversa y la fase continua es un líquido acuoso. Estas emulsiones se conocen como H/L/H o W/O/W (Imagen 2). Son utilizadas básicamente en farmacia, al permitir obtener una liberación retardada de los medicamentos.
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Imagen 2. Emulsión inversa y múltiple.
Características de las emulsiones
Los principales componentes de las emulsiones son: medio dispersante (fase continua), glóbulos dispersos (fases discontinuas), emulsionante.
Color de una emulsión: El color básico de las emulsiones es el blanco. Si la emulsión es diluida, el efecto Tyndall esparce la luz y distorsiona el color a azul [2]. Si es concentrado, el color se distorsiona hacia el amarillo. Este fenómeno se puede ver fácilmente al comparar la leche desnatada (sin o con poca grasa) con la crema (con altas concentraciones de grasa láctea).
Dispersabilidad o solubilidad: La solubilidad de una emulsión es determinada por la fase continua; si la fase continua es hidrosoluble, la emulsión puede ser diluida con agua, si la fase continua es oleosoluble, la emulsión se puede disolver en aceite. La facilidad con que se puede disolver una emulsión se puede aumentar si se reduce la viscosidad de la emulsión.
Estabilidad: La estabilidad de una emulsión es la propiedad más importante y el sistema no será clasificado como emulsión sino cumple con un mínimo de estabilidad. Se mide la estabilidad por la velocidad con la cual las gotas de la fase dispersa se agrupan para formar una masa de líquido cada
vez mayor que se separa por gravedad. Para las emulsiones industriales se busca generalmente una buena estabilidad en condiciones normales de almacenaje. Existen sustancias, denominadas emulsionantes, que al añadirlas a una emulsión consiguen estabilizarla. La estabilización de las emulsiones se genera de tres mecanismos: Formación de una capa o película fuerte de
emulgente alrededor de las gotas individuales del líquido suspendido.
Existencia o formación de una capa electrostáticamente cargada en la superficie de las gotas individuales.
Incremento en la viscosidad del medio de dispersión. Al aumentar la viscosidad del dispersante, el movimiento browniano se hace más lento, las posibilidades de las partículas para aglomerarse son menores y por tanto se reduce la probabilidad de sedimentación de las partículas o formación de la crema o nata por flotación [3].
EMULSIFICANTE
El emulsificante tiene como función impedir o retardar los fenómenos de separación en la emulsión, estabiliza los límites de las fases [4].
Una vez formada la emulsión es necesario mantener el estado de gotas de fase dispersa. Para ello el emulsificante se sitúa en la zona de interfase proporcionando una película molecular y semirrígida alrededor de los glóbulos impidiendo el fenómeno de coalescencia. Gracias al carácter dipolar, la molécula del emulsificante puede orientarse de dos formas diferentes en la zona de interfase, dando lugar a los dos tipos de emulsiones A/O, O/A. [Imagen 3].
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Imagen 3. Emulsión A/O, O/A
TIPOS DE EMULSIFICANTES
-Tensoactivo: se define como las sustancias
capaces de variar la tensión superficial.
-Coloides hidrofílicos: son disoluciones que
contienen moléculas muy grandes, un ejemplo
de proteína coloide es la gelatina, donde las
macromoléculas son atraídas por las moléculas
de agua mediante las fuerzas de London y enlace
de puentes de hidrogeno.
-partículas sólidas: son disoluciones que se
encuentran en la capa de adsorción que se halla
en la parte interna.
Imagen 4. Tipos de emulsificantes
PRODUCCION DE MAYONESA
La mayonesa es una emulsión aceite en agua,
constituida básicamente por aceites vegetales
comestibles, huevo o yema de huevo, vinagre y
zumo de limón; puede contener ingredientes
facultativos, como clara de huevo de gallina,
productos de huevo de gallina, azúcares, sal de
calidad alimentaria, condimentos, especias,
hierbas aromáticas, frutas y hortalizas, con
inclusión de jugos de frutas y hortalizas, mostaza,
productos lácteos y agua). La emulsión es
formada mezclando lentamente el aceite con una
pre-mezcla consistente de huevo, vinagre y
mostaza, porque el mezclar el aceite de una sola
vez con la fase acuosa resultaría la formación de
una emulsión agua-en-aceite. [5]
La mayonesa tiende a ser más inestable que
muchas otras emulsiones alimentarias debido a la
gran cantidad de aceite emulsificado en relación
a una cantidad de agua relativamente pequeña.
El elevado contenido de aceite hace que el
número de gotas emulsionadas sea muy elevado
y que estén relativamente cerca una de otras. La
distancia de separación entre las gotas depende
de las fuerzas de atracción de Van der Waals y
fuerzas de repulsión tanto electrostáticas como
estéricas. El compacto empaquetamiento de las
gotas de aceite justifica su consistencia,
usualmente la composición utilizada para la
elaboración de esta emulsión se desea un mínimo
de 70% de aceite vegetal y 5% de yema de huevo.
PROCESO DE ELABORACIÓN
Hay diferentes maneras de elaborar la mayonesa,
pero todas básicamente siguen el mismo
proceso, ya sea para producirla a gran escala o
no.
Producción manual: Cascamos los huevos y
echamos las yemas en el recipiente,
añadimos un poco de vinagre y sal y batimos
bien. Cuando van cogiendo cuerpo, añadimos
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el aceite a chorro muy fino, para que se vaya
produciendo la emulsión. Una vez elaborada,
la ponemos a punto de sal, la tapamos y la
guardamos siempre en la nevera.
Elaboración con la batidora eléctrica: Para hacer la mayonesa mecánicamente, se echa en un recipiente estrecho, el huevo, el vinagre y el aceite, procurando no romper las yemas. Al mover la batidora, primero batimos las yemas poco a poco hasta que emulsione la mezcla. Por último ponemos a punto de sal (si hace falta). [6]
Producción industrial: La fabricación industrial de mayonesa, se basa en los mismos principios utilizados en la producción casera, pero hay que agregarle un producto para la conservación. Entre ellos encontramos conservantes como el ácido etilendiaminotetraacético, así como gases estériles como lo es el CO2, que proporciona mayor durabilidad al producto. Además de esto hay que agregar otras sustancias como lo son:
-Estabilizantes (como goma Xantan): tiene como función Conferir y mantener la consistencia y la textura deseada .Evitan la separación de ingredientes que naturalmente no se unirían, como la grasa y el agua.
-Conservantes (Sorbato de potasio): su función es Impedir o retardar la descomposición de los alimentos causado por la presencia de diferentes tipos de microorganismos. -Acidulante: Evitar la oxidación de los alimentos (aunque no de forma definitiva -Antioxidante.
-Secuestrantes (EDTA).
CARACTERÍSTICAS DE LA MAYONESA La norma de calidad que rige la producción de mayonesa en Colombia es NTC 1756. INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. MAYONESA. Son muchos los aspectos a la hora de producir mayonesa, la norma los especifica uno por uno. Las características más importantes tomando en cuenta varios enfoques desde los que se puede evaluar la calidad de la mayonesa son: Contenido de yema de huevo equivalente a 3.5g, la temperatura a la que debe ser sometida es de 20°C, con un pH de 4.2, además de esto hay que agregarle un porcentaje muy exacto de partes por millo de conservantes, en este caso si el conservante a usar es Benzoato de sodio es 1000ppm y si es sorbato de potasio es 1000ppm.
TIPOS DE FLUIDOS
Los fluidos, como todos los materiales, tienen
propiedades físicas que permiten caracterizar y
cuantificar su comportamiento así como
distinguirlos de otros. Algunas de estas
propiedades son exclusivas de los fluidos y otras
son típicas de todas las sustancias. Propiedades
como la viscosidad, tensión superficial y presión
de vapor solo se pueden definir en los líquidos y
gases. Sin embargo la masa específica, el peso
específico y la densidad son atributos de
cualquier materia. [8]
Propiedades de los fluidos:
Estabilidad: se dice que el flujo es estable
cuando sus partículas siguen una trayectoria
uniforme, es decir, nunca se cruza entre sí. La
velocidad en cualquier punto se mantiene
constante el tiempo.
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Turbulencia: debido a la rapidez en que se
desplaza las moléculas el fluido se vuelve
turbulento; un flujo irregular es caracterizado
por pequeñas regiones similares a torbellinos.
Viscosidad: es una propiedad de los fluidos
que se refiera el grado de fricción interna; se
asocia con la resistencia que presentan dos
capas adyacentes moviéndose dentro del
fluido. Debido a esta propiedad parte de la
energía cinética del fluido se convierte en
energía interna.
Densidad: es la relación entre la masa y el
volumen que ocupa, es decir la masa de
unidad de volumen.
Volumen específico: es el volumen que ocupa
un fluido por unidad de peso.
Peso específico: corresponde a la fuerza con
que la tierra atrae a una unidad de volumen.
Gravedad específica: indica la densidad de un
fluido respecto a la densidad del agua a
temperatura estándar. Esta propiedad es
dimensional.
Tensión superficial: En física se denomina
tensión superficial de un líquido a la cantidad
de energía necesaria para disminuir su
superficie por unidad de área.
Fluido newtoniano
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad
puede considerarse constante en el tiempo. La
curva que muestra la relación entre el esfuerzo o
cizalla contra su tasa de deformación es lineal y
pasa por el origen. El mejor ejemplo de este tipo
de fluidos es el agua en contraposición al
pegamento, la miel o los geles que son ejemplos
de fluido no newtoniano. Un buen número de
fluidos comunes se comportan como fluidos
newtonianos bajo condiciones normales de
presión y temperatura: el aire, el agua, la
gasolina, el vino y algunos aceites minerales. [8]
Fluidos no newtonianos
Desde el punto de vista de la reología, los fluidos
más sencillos son los newtonianos, llamados así
porque su comportamiento sigue la ley de
Newton: “El esfuerzo de corte es proporcional al
gradiente de velocidad o velocidad de corte”
𝜏𝑟𝑧 = −𝜇 𝜕𝑉𝑧
𝜕𝑟= 𝜇γ (1)
La constante de proporcionalidad se denomina
viscosidad y se mide en (Pa.s) para el sistema
internacional, en la práctica se utiliza
comúnmente el centipoise (cp). Por definición,
todos aquellos fluidos que no siguen la ecuación
(1) se denominan “no newtonianos”. [9]
Gráfica1. Representación de esfuerzo de corte vs.
Velocidad de corte para distintos fluidos.
Se conocen varios modelos reológicos para
representar estos fluidos, entre ellos:
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Modelos de Ostwald de Waele o Ley de la
Potencia:
𝜏𝑟𝑧 = 𝐾γ𝑛 = 𝐾 (−𝑑𝑣𝑧
𝑑𝑟)
𝑛
= [𝐾 (𝑑𝑣𝑧
𝑑𝑟)
1−𝑛
] (−𝑑𝑣𝑧
𝑑𝑟) =
𝜇𝑎𝑝
(−𝑑𝑣𝑧
𝑑𝑟)
Donde K y n son parámetros empíricos, K es el
índice de consistencia y n es el índice de
comportamiento de flujo. El término entre
corchetes se denomina “viscosidad aparente” y
es evidente que no es constante, dependiendo
directamente de la velocidad de corte γ.
Debido a que n determina precisamente el modo
en que se desarrolla el flujo, si n<1 el fluido se
denomina pseudoplástico (shear-thinning), estos
fluidos fluyen más fácilmente aumentando la
velocidad de deformación.
Por el contrario, cuando n>1 la resistencia a fluir
aumenta con un aumento de la velocidad de
corte, y el fluido se denomina dilatante (shear-
thickenning). [10]
3. BIBLIOGRAFÍA
1. Viagourmet «Mayonesa, su historia y recetas
variantes». [En linea]. Available:
http://www.viagourmet.com/noticias/gourm
et/mayonesa-su-historia-y-recetas-
variantes.html [último acceso: 07 agosto
2015]
2. A. Mendez, «La Guía,» 17 Enero 2011. [En
línea]. Available:
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-
basicos/emulsion. [Último acceso: 07 agosto
2015].
3. B. B. J. C. P. F. I. Aranberri, «Elaboración y
caracterizascion de emulsiones estabilizadas
por polimeros y agentes tensoactivos,»
Revista Iberoamericana de Polímeros, vol.
7(3), pp. 211-225, Agosto 2006.
4. Gestengerg Schroder, «gs-as,» Septiembre
2007. [En línea]. Available:
http://www.imco.es/pdf/414114.pdf.
[Último acceso: 07 agosto 2015].
5. VIRTUAL UAEH «tipos de fluidos y sus
propiedades». [En linea]. Available:
http://virtual.uaeh.edu.mx/repositoriooa/p
aginas/ecuacion_fundamental_de_la_hidro
dinamica/tipos_de_fluidos_y_sus_propieda
des.html [último acceso: 02 julio 2015]
6. u. N. M. J, «UNAD: universidad acional a
distancia,» 2007. [En línea]. Available:
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30
1203/301203/leccin_19_emulsiones.html.
[Último acceso: 07 agosto 2015].
7. C. F. V. Abarzúa, Caracterizacion reológica e
mayonesa formulada con fibra de trigo, E. C.
Montero, Ed., Santiago de Chile: Universidad
de chile, Facultad de ciencias químicas y
famacéuticas, 2010.
8. EIA «Clasificación de flujo». [En linea].
Available:
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articulo
ses/conceptosbasicosmfluidos/clasificacion
delflujo/clasificaciondelflujo.html [último
acceso: 10 agosto 2015]
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