Evaluación de la energía requerida en el tratamiento térmico de alimentos líquidos aplicando la primera ley de la termodinámica

Abstract

The overall objective of this thesis was to evaluate the energy required for the thermal treatment of liquid foods using the first law of thermodynamics. The sample was selected at the discretion of the thesis authors and consisted of the following liquid foods: sugarcane juice, banana smoothie (capirona), pineapple juice, and arazá juice, with the following masses: 6.375 kg, 5.138 kg, 6.208 kg and 5.124 kg, respectively. The initial and final temperatures corresponding to the aforementioned masses were: 28.6 °C and 80 °C; 20 °C and 80 °C; 33.1 °C and 80 °C; and 24.8 °C and 80 °C, respectively; thus resulting in the following values for heating time in s, net energy transferred in J, and energy factor in J/(kg.°C): (725 s, 1202485 J, 3900.63 J/(kg.°C)); (743 s, 1205220.3 J, 3678.10 J/(kg.°C)); (687 s, 1130252.4 J, 3881.96 J/(kg.°C)); (676 s, 1141561.2 J, 4036 J/(kg.°C)). Consequently, the equations that express the energy required in the thermal treatment of the aforementioned liquid foods as a function of mass, temperature differential, and energy factor are: 𝐸RTT−PLT = 3678.10𝑚ALΔ𝑇, � �RTT−PLT = 3900.63𝑚ALΔ𝑇, 𝐸RTT−PLT = 3881.96𝑚ALΔ𝑇 y 𝐸RTT−PLT = 4036𝑚ALΔ𝑇. Applying these equations, the energy required for the thermal treatment of the aforementioned liquid foods was evaluated for different mass values and temperature differentials, allowing for industrial scaling. Therefore, it is concluded that the overall objective was achieved and, simultaneously, the general hypothesis was verified.El objetivo general de la presente tesis fue evaluar la energía requerida en el tratamiento térmico de alimentos líquidos mediante la aplicación de la primera ley de la termodinámica. La muestra fue seleccionada a criterio de las tesistas y estuvo conformada por los siguientes alimentos líquidos: jugo de caña, batido de plátano (capirona), jugo de piña y jugo de arazá, cuyas masas fueron: 6.375 kg, 5.138 kg, 6.208 kg y 5.124 kg, respectivamente. Las temperaturas iniciales y finales correspondientes a las mencionadas masas fueron: 28.6 °C y 80 °C; 20 °C y 80 °C; 33.1 °C y 80 °C; y 24.8 °C y 80 °C, respectivamente; resultando de este modo los siguientes valores del tiempo de calentamiento en s, de la energía neta transferida en J y del factor energético en J/(kg.°C): (743 s, 1205220.3 J, 3678.10 J/(kg.°C)); (725 s, 1202485 J, 3900.63 J/(kg.°C)); (687 s, 1130252.4 J, 3881.96 J/(kg.°C)); (676 s, 1141561.2 J, 4036 J/(kg.°C)). En consecuencia, las ecuaciones que expresan la energía requerida en el tratamiento térmico de los mencionados alimentos líquidos como función de la masa, del diferencial de temperatura y del factor energético son: 𝐸RTT−PLT = 3678.10𝑚ALΔ𝑇, 𝐸RTT−PLT = 3900.63𝑚ALΔ𝑇, � �RTT−PLT = 3881.96𝑚ALΔ𝑇 y 𝐸RTT−PLT = 4036𝑚ALΔ𝑇. Aplicando estas ecuaciones se evaluó la energía requerida en el tratamiento térmico de los mencionados alimentos líquidos para distintos valores de la masa y del diferencial de temperatura, lo cual permitió realizar un escalamiento industrial. Por lo tanto, se concluye que el objetivo general fue alcanzado y que, de manera simultánea, la hipótesis general fue verificada.