Diseño, construcción e instalación de un equipo para medir la conductividad térmica de alimentos sólidos y pastosos
Resumen
Para la presente investigación se realizó una revisión específica de los mecanismos básicos de la transferencia de calor que permitió determinar los parámetros y variables para el diseño, construcción y operación a llevarse a cabo en el equipo. Se empleó un equipo que tiene la forma de un paralelepípedo de acero inoxidable con medidas de 50 × 55 × 55 cm, con la tapa y lado de los controles aislados con lana de vidrio de espesor de 10 cm, construido para determinar la conductividad térmica y realizar las pruebas de varios alimentos, con una temperatura interior de funcionamiento de 50 a 350 °C, con temperatura registrada por un sensor al interior del equipo conectado a un termostato para asegurarnos que esta no varíe y se mantenga constante; la temperatura superficial del alimento se mide haciendo uso de un termómetro infrarrojo o pirómetro de radiación en la investigación. De esta forma se ha idealizado el experimento a llevarse a cabo en el equipo, obteniéndose así las ecuaciones que relacionan los parámetros y variables que intervienen en el experimento que se lleva a cabo en el equipo, deduciéndose de este modo una ecuación que permita calcular la conductividad térmica de alimentos sólidos y pastosos. Se emplearon diferentes materias primas para la determinación de sus conductividades térmicas: para azúcar blanca en un rango de temperatura de 48,44 a 55,34 °C con un espesor de muestra de 3 mm la conductividad térmica fue de 0,151 a 0,380 W/m °C y en un rango de temperatura de 47,44 a 52,49 °C con un espesor de muestra de 5 mm la conductividad térmica fue de 0,231 a 0,389 W/m °C; para colado de plátano en un rango de temperatura de 49,34 a 49,84 °C con un espesor de muestra de 3 mm la conductividad térmica fue de 0,164 a 0,172 W/m °C y en un rango de temperatura de 52,54 a 53,99 °C con un espesor de muestra de 5 mm la conductividad térmica fue de 0,166 a 0,181 W/m °C; para jamonada de cerdo en un rango de temperatura de 48,24 a 49,64 °C con un espesor de muestra de 3 mm la conductividad térmica fue de 0,148 a 0,169 W/m °C y en un rango de temperatura de 52,04 a 54,29 °C con un espesor de muestra de 5 mm la conductividad térmica fue de 0,161 a 0,184 W/m °C; adicionalmente, se realizó una prueba con esencia de vainilla en un rango de temperatura de 45,74 a 48,93 °C para un espesor de muestra de 3 mm obteniéndose la conductividad térmica de 0,136 a 0,175 W/m °C. Se elaboraron hojas de cálculo en Excel donde se han programado las ecuaciones deducidas, y mediante estas hojas de cálculo también se pueden realizar simulaciones para determinar el perfil de temperatura a través del espesor del alimento.