8/10/2019 Fase 2 Termodinamica UNAD

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2014

Gustavo Acevedo

GUASTAVO ACEVEDO

05/06/2014

PROCESO DE ELABORACIN

INDUSTRIAL DEL HELADO

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INTRODUCCION

El siguiente trabajo es el correspondiente a la evaluacin final por proyecto del

curso, del cual abordaremos los temas de la Unidad 1 (Ley Cero, Trabajo y

Primera Ley de la Termodinmica) y unidad 2 (Segunda Ley y Aplicaciones de la

Termodinmica).

Este Trabajo consta de 3 Fases donde la Fase 1 es seleccionar una idea de varias

alternativas para presentar los procesos Termodinmicos, para esta fase hemos

decidido de forma grupal escoger la elaboracin industrial de un helado.

El presente escrito se basara en el desarrollo de la Fase 2 de la evaluacin final

por proyecto (Individual) para as posteriormente consolidar un trabajo que ser el

correspondiente a la fase 3.

En su forma ms simple, el heladoes unpostrecongelado hecho de agua, leche,

crema de leche o natilla combinada con saborizantes, edulcoranteso azcar. En la

actualidad, se aaden otros ingredientes tales como yemas de huevo, frutas,

chocolate, galletas, frutos secos, yogury sustancias estabilizantes

(http://es.wikipedia.org/wiki/Helado)

http://es.wikipedia.org/wiki/Heladohttp://es.wikipedia.org/wiki/Heladohttp://es.wikipedia.org/wiki/Heladohttp://es.wikipedia.org/wiki/Helado

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Aplicar los conocimientos adquiridos durante el curso de termodinmica.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Seleccionar un sistema termodinmico.

Definir muy bien el sistema, los lmites del sistema y los alrededores delsistema termodinmico.

Identificar si el sistema realiza procesos cclicos.

Realizar clculos termodinmicos.

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DIAGRAMA DE FLUJO

Recepcin de la materia

prima

Formulacin

de la mezclaHomogenizacin

Pasteurizacin

Maduracin

Recipientemetlico

Batido

Envasado y

endurecimiento

Conservacin

del helado

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PROCESO DE ELABORACION INDUSTRIAL DE HELADO

El equipo necesario para elaboracin de helado:

Mezclador de Batch o pasteurizador lento

Pasteurizador HTST

Homogeneizador

Enfriador (cortina, tubos o placas de enfriamiento si no se contara con el

pasteurizador HTST)

Tanque de maduracin

Batidora de helado o mquina para helado

Cuartos de congelacin

(http://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-

41748.htm)

Mezclador

Los ingredientes se mezclan en los tanques provistos de agitadores. El orden en el

que se adicionan los ingredientes est determinado por la temperatura y la

solubilidad de los mismos. Generalmente se recomienda hidratar la leche y/o

suero en polvo, azcar, glucosa anhidra. Para estos ingredientes, la temperatura

ptima de hidratacin est entre los 25 y 30C. Aqu es importante pre mezclar los

estabilizadores (CT_40) con el azcar en una proporcin mnima 3 veces respecto

al peso del estabilizador y se recomiendo adicionar a 45C. La grasa puede ser

adicionada preferentemente a una temperatura de 50 a 60C o bien fundirse por

separado y en este caso adicionarle en forma directa el emulsivo. Durante el

proceso de mezclado es muy recomendable establecer un circuito de circulacin

manteniendo esta operacin de 10 a 15 minutos, esto es con el objetivo de

garantizar la total disolucin de los ingredientes. Esta etapa es tan importante

como el congelamiento, ya que muchos problemas de manufactura y defectos de

producto final resultan por errores cometidos en el procesamiento Tambin es

muy importante, antes de procesar la mezcla, seleccionar los productos lcteos

http://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htm

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que se van utilizar y calcular la composicin deseada de ingredientes para

producir la calidad y sabor deseados.

Pasteurizacin

Para seleccionar el sistema de calentamiento se deber tomar en cuenta:

La calidad de la leche cruda si se llega utilizar

Objetivo final del proceso, si se pretende eliminar totalmente los grmenes

en este caso se elige una esterilizacin.

O bien una reduccin del contenido microbiano para ello con una

pasteurizadora en batch o HTST ser suficiente o el tipo de producto que sedesea elaborar.

Homogenizacin

Es el proceso bsico en la formacin de la estructura del helado y con l se

persigue:

Obtener un glbulo graso de tamao uniforme en la emulsin (Figura 1.)

Distribuir los emulsificantes y protenas de la leche en la superficie de

glbulo de grasa.

Mejorar el batido en la incorporacin de aire (celdas de aire ms pequeas

y uniformes)

Producir una textura suave y mejorar el derretimiento.

Las mezclas homogenizadas tienen mejor cuerpo que las mezclas no

homogenizadas, la presin empleada depender del contenido de grasa en la

mezcla, el tipo de grasa y diseo del cabezal.

En cuanto al contenido de grasa en la mezcla es de creencia comn que mientrasms grasa hay en la mezcla se debera usar una mayor presin de

homogenizacin.

En una homogenizacin normal se reduce el tamao promedio del glbulo de

grasa de 3.6 micras a 0.6 micras, lo cual en una mezcla de 10% de materia grasa,

significa aumentar la superficie a cubrir de un litro de mezcla de 163m cuadrados a

977 m cuadrados.

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En otras palabras, a mayor contenido graso en la mezcla, menor presin de

homogenizacin.

Maduracin

Una vez homogenizada la mezcla se enfra de 2 - 4C para permitir su maduracin

para poder lograr:

Cristalizacin de las grasas.

Absorber parcialmente el agua libre como agua de hidratacin por las

protenas y estabilizadores.

Desorcin de la protena de la superficie del glbulo de grasa.

La temperatura es importante ya que la grasa debe cristalizar totalmente. El

congelar la mezcla con grasas en estado lquido provocar su prdida en proceso

de batido y congelacin.

Los cambios fsicos de la maduracin afectarn las propiedades de la mezcla y del

helado de la siguiente forma:

Mejorar la facilidad de batido durante esta etapa.

Controlar el escurrido durante el batido confiriendo una temperatura deconsumo agradable.

Mejorar la resistencia al choque trmico.

Se obtendr un helado con derretimiento uniforme

Congelamiento

El congelamiento y batido de la mezcla se efectuarn para transformarla de un

estado lquido a un estado semislido. Durante este proceso la formacin final de

la estructura toma lugar, se incorpora el aire en forma de diminutas celdas y partede los glbulos de grasa sufren una ruptura de sus paredes por la accin

mecnica. En el proceso, la mezcla permanecer liquida hasta -2C, aqu

comenzara la cristalizacin en pequeos cristales de agua, a medida a que baja la

temperatura, las materias disueltas se congelan en fase amorfa.

Las temperaturas de salida del helado fluctuaran alrededor de -5C y esta

temperatura prcticamente el 50% del agua de la mezcla estar en estado slido.

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El congelamiento rpido del helado es bsico para obtener un helado cremoso

debido a que se forman cristales de hielo ms pequeos. Un freezer continuo

congelar y sacar el helado en segundos, un freezer por batch o lote puede

tardar hasta 15 minutos dependiendo de las variables tanto mecnicas como de la

mezcla

Endurecimiento

Una vez salido del freezer y envasado, el helado debe estabilizarse procediendo al

congelamiento, con el objetivo de endurecer y cristalizar la mayor parte del agua

que an permanece en estado lquido para lograr el endurecimiento del mismo. La

rapidez con la cual se logre llegar a la temperatura de almacenamiento es

importante ya que, al efectuarse de forma rpida, los cristales de hielo sern ms

pequeos y por ende, la textura del helado ser agradable. Se recomiendo

almacenar el helado -35 a -45C.

(http://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-

41748.htm)

SISTEMA: TANQUE DE MADURACIN

Tanques de acero inoxidable de 150, 300, 600, y 1,200 litros para el

almacenamiento y conservacin a 4 C de leche y mezclas de helado. La

refrigeracin se obtiene mediante la circulacin de agua a +2 C producida por una

central.

Los tanques de maduracin estn equipados con agitadores especiales con

variador de velocidad y frecuencia, dndole a la mezcla un tratamiento suave que

evita romper el cogulo formado. Adems poseen termmetros indicadores de

temperatura de la mezcla. El funcionamiento puede ser automtico o manual con

regulacin a travs de un termostato que adems puede comandar la vlvula de

entrada o cierre del refrigerante.

http://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htmhttp://www.quiminet.com/articulos/el-proceso-de-elaboracion-del-helado-41748.htm

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(Trabajo de diploma Ttulo: automatizacin de las operaciones de desmoldeo y

alimentacin en el proceso de fabricacin de paletas de helado. Autores juan esteban

centeno Bernal, Plinio Santiago Toapanta Toapanta. Pinar del rio 2010)

El agua helada corre a travs de tubos inox pegados a la superficie lateral deltanque. El tubo aislado mediante la inyeccin de poliuretano expandido.

La mezcla para helado madura por un mnimo de 2 horas y un mximo de 60

horas para garantizar una perfecta homogenizacin y cremosidad del producto

terminado.

Este es un sistema cerrado puesto que permite transferencia de energa en forma

de calor hacia el medio.

PAREDES:Las paredes del sistema son impermeables, diatrmicas y mviles.

Puesto que la maduracin se lleva a cabo a una temperatura constante de 5C ,

se realiza un proceso termico.

CALCULO DE CALOR:

Para conocer la tasa de transferencia de calor en watios de los tanques demaduracin, se quiere saber la tasa de transferencia de calor por metro cuadradoque se presentara a travs de las paredes del acero inoxidable que tienen 0.05mm de espesor y una conductividad trmica de 16.3 W/(m.K), si la temperaturapara la maduracin es de 5 C y la temperatura exterior promedio es de 27 C.

Depsitos de acero inoxidable, espesor: 5 mm

Conductividad trmica del acero inoxidable 16.3 W/mK

Temperatura de pasteurizacin: 5 C

Temperatura exterior promedio es de 27C

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( ) ( )

CALCULO DE ENTROPA

10L de leche a 27 C son vertidos en un tanque de agua a 5C.

Se supone para este caso que la presin es la atmosfrica.

{

(

)

De la formula

T1= 27 C = 300 K T2= 5 C = 278 K

m = 10000g

Cp= 4.21 J/gK

Entropa del Tanque de maduracin

Como sale calor del sistema el signo es negativo

Entropa del Ambiente

Entropa del Universo

()

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BIBLIOGRAFIA

1. Trabajo de diploma Ttulo: automatizacin de las operaciones de desmoldeo y

alimentacin en el proceso de fabricacin de paletas de helado. Autores juan

esteban centeno Bernal, Plinio Santiago Toapanta Toapanta. Pinar del rio 2010

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