MODELACIÓN COMPUTACIONAL DE FENÓMENOS DE TRANSPORTE PARA EXTRACCIÓN POR PERSTRACCIÓN Y CONGELACIÓN DE PULPA DE MANGO
Date
2020-08-26
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Publisher
Universidad de la Serena
Abstract
El aumento de la productividad y calidad en alimentos y bioprocesos requiere del conocimiento de
las propiedades físicas de los materiales y de los fenómenos que gobiernan el transporte de calor y de
masa en los procesos productivos empleados en su elaboración, preservación y transformación. El
objetivo de esta tesis fue investigar la influencia de los parámetros que gobiernan los fenómenos de
transporte en los procesos de perstracción de butanol asistido con líquido iónico y en la congelación
de pulpa de mango de comportamiento reológico no Newtoniano. La metodología empleada incluyó
la determinación de las propiedades físicas de los alimentos y materiales empleados: densidad, calor
específico, conductividad térmica, viscosidad aparente y difusividad de compuestos; la construcción
de modelos físicos y matemáticos para cada uno de los dos procesos; el empleo de simulaciones
computacionales para predecir los flujos de fluidos, calor y masa; y la identificación de los parámetros
físicos y operacionales de cada proceso que permitan mejorar la productividad y la eficiencia. Los
resultados obtenidos de propiedades físicas se incorporaron en las ecuaciones que gobiernan la
mecánica de fluidos, y la transferencia de masa y energía, para caracterizar los fenómenos de
transporte mediante la variación en el tiempo de las distribuciones de la velocidad, concentración y
temperatura; flujos locales de calor, expresados por el número de Nusselt; y los flujos locales de masa,
en términos del número de Sherwood. El empleo de un modelo conjugado de convección-difusión
transiente de masa generó un nuevo procedimiento para determinar con precisión la difusividad de
butanol en procesos de perstracción que emplean membranas no porosas de polidimetilsiloxano. La
descripción reológica de la pulpa de mango permitió relacionar el daño textural en la pulpa congelada
con la rapidez de congelación, mediante la determinación de los módulos de almacenamiento y de
pérdida, propios del comportamiento viscoelástico de la pulpa. El estudio de los procesos de
perstracción de butanol y congelación de pulpa de mango permitió concluir que se han generado
nuevos conocimientos sobre los fenómenos de transporte involucrados en cada proceso, que han
permitido identificar los parámetros críticos y su incidencia en los flujos de calor y masa, para mejorar
la eficiencia de estos procesos y la calidad de los alimentos elaborados.