ANALISIS DEL COEFICIENTE CONVECTIVO DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA FRITURA:Revisión de Literatura

PRESENTADO POR:JENNY MARISEL MORASEBASTAN GOMEZDIEGO PEREZANDRES ALVAREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

INTRODUCCIONLa fritura se define como un proceso de inmersión de un producto alimenticio en aceite o grasa comestible a una temperatura mayor al punto de ebullición del agua donde el calor se transfiere al producto mientras que el agua se evapora (Erdogdu y Dejmek, 2010). La temperatura en la superficie del alimento alcanza la del fluido caliente y la interna aumenta lentamente hasta alcanzar los 100 °C (Fellows,1996). El proceso de freído se puede dividir en 4 etapas. 1) Calentamiento inicial, 2) superficies en ebullición, 3) tasa de caída, 4) punto final de la burbuja.

Para el cálculo de sistemas de freído de alimentos en aceite es muy importante la determinación de los coeficientes de transferencia de calor y masa.

OBJETIVOCon este trabajo se pretende realizar un análisis comparativo de la determinación del coeficiente de la transferencia de calor durante el tratamiento térmico por inmersión en aceite y la influencia de variables como tiempo, temperatura y geometría.

COEFICIENTE CONVECTIVO DE TRANSFERECIA DE CALOR

El coeficiente convectivo de transferencia de calor es usado para cuantificar la tasa de transferencia de calor convectiva de o hacia la superficie del producto.

La determinación del coeficiente de convección en la transferencia de calor es muy importante en el diseño y modelamiento de sistemas de frituras para los alimentos (A. Alvis et al., 2009); de igual manera tiene un papel importante en la formación de las propiedades sensoriales características de un producto (Badui S. 1990) .

METODOS PARA LA DETERMINACION DEL COEFICIENTE CONVECTIVO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Alvis et al. (2009), estipularon tres métodos para medir el coeficiente de convección en la transferencia de calor:

1. Medida de la temperatura en estado estacionario: Basado en la ley de enfriamiento de Newton.

2. Medida de la temperatura en estado transitorio: Análisis de sistemas concentrados.

3. Este método requiere de un sensor que puede detectar la temperatura en la superficie mientras existe un cambio de tiempo.

𝑇ሺ𝑡ሻ−𝑇∞𝑇𝑖−𝑇∞= exp൬ℎ𝐴𝑠𝜌𝑉𝐶𝑝൰

VARIABLES PARA LA DETERMINACION DE h

-Geometría-La temperatura del fluido-Tiempo

RESULTADOS• Hubbard y Farkas (2000) usaron cilindros de papa (16mm de diámetro y

90 mm de longitud)

Fig 1: coeficiente convectivo de transferencia de calor a 180 °C en papas cilíndricas

Referencia Geometría Medio (Acete)

h [W /m2 K]

Hubbard y Farkas (2000)

Cilindro 16mm de

diámetro y 90 mm de

longitud.

Aceite de Canola

300 - 1100

Costa et al. (1999)

Placa(metal) Placa(papas) (10mm x10

mm x 50 mm)

Aceite de Girasol

594 – 750 443 - 650

Budzaki y Seruga (2005)

Esfera (Diametro 2.5

cm)

Aceite de Soya

94.22 - 774.88

Costa et al. (1999): Método directo para Placa(metal) y papas (10mm x10 mm x 50 mm) y método indirecto papas a la francesa con las mismas dimensiones.

Fig. 2. h método indirecto a: 140°C y 180°C

Fig. 3. h método directo a 140°C y 180°C

Referencia Geometría Medio (Acete)

h [W /m2 K]

Hubbard y Farkas (2000)

Cilindro 16mm de

diámetro y 90 mm de

longitud.

Aceite de Canola

300 - 1100

Costa et al. (1999)

Placa(metal) Placa(papas) (10mm x10

mm x 50 mm)

Aceite de Girasol

594 – 750 443 - 650

Budzaki y Seruga (2005)

Esfera (Diametro 2.5

cm)

Aceite de Soya

94.22 - 774.88

Budzaki y Seruga (2005): bolas de masa formadas por una mezcla de harina de trigo y papa de diámetro 2,5cm ( asumen como esfera) se someten a temperaturas de 160,170,180,190 °C

Fig . Posicion de la termocupla en la muestra

Referencia Geometría Medio (Acete)

h [W /m2 K]

Hubbard y Farkas (2000)

Cilindro 16mm de

diámetro y 90 mm de

longitud.

Aceite de Canola

300 - 1100

Costa et al. (1999)

Placa(metal) Placa(papas) (10mm x10

mm x 50 mm)

Aceite de Girasol

594 – 750 443 - 650

Budzaki y Seruga (2005)

Esfera (Diametro 2.5

cm)

Aceite de Soya

94.22 - 774.88

• Farinu y Baik (2007):determinaron el coeficiente en muestras de papa dulce que presentaban diferentes diámetros (2,5 cm, 3,5 cm y 4 cm con 1cm de espesor) a periodos de 0–30, 30–60, 60–120, 120–180, 180–240 y 240–300 segundos; con una variación en la temperatura de 150, 160, 170 y 180°C

Referencia Tiempo (s) Temperatura

(°C) Aceite (Medio) h

[W /m2 K]

Budzaki y Seruga (2005)

5 190 Aceite de Soya

774.88

120 94.22

A. Farinu, O.-D. Baik (2007)

80-120 180 Aceite de Canola

710-850

200-300 450-550

Seruga y Budzaki (2005)

60 190 Aceite de Soya

657.91

210 74.03

CONCLUSIONES• De acuerdo con los resultados obtenidos se puede afirmar que el

coeficiente de transferencia de calor por convección es uno de los parámetros más importantes y necesario para diseñar y controlar los procesos de fritura. Por lo tanto el conocimiento de este coeficiente durante el proceso de fritura es significativo para preservar la calidad de los alimentos fritos. El aumento en la temperatura del medio, aceite, incrementa los valores del coeficiente de transferencia de calor.

• Las diferencias entre los valores del coeficiente de transferencia de calor pueden ser explicadas por las variables tomadas por cada autor para el análisis del mismo, tales como el tiempo de proceso, la temperatura del medio y la geometría de la muestra.

BIBLIOGRAFIA• [1]. Ferruh Erdogdu,, Petr Dejmek, Determination of heat transfer coefficient during high pressure frying of potatoes.

Journal of Food Engineering 2011, Volume 96 528-532

• [2]. Adefemi Farinu, Oon-Doo Baik, Heat transfer coefficients during deep fat frying of sweetpotato: Effects of product size and oil temperature. Food Research International 40 (2007), 989–994

• [3]. Fellows, P. J., Food processing technology Principles and practice (2nd ed., pp. 331, 332). Cambridge: Woodhead Publishing Limited.

• [4]. B. E Farkas., R. P. Singh & T. R. Rumsey. Modeling heat and mass transfer in immersion frying. I. Model development . Journal of Food Engineering (1996), Volumen 29 211-226.

• [5]. R. M. Costa, F. A. R. Oliveira, O. Delaney & V. Gekas. Analysis of the heat transfer coefficient during potato frying. Journal of Food Engineering (1999), Volumen 39 293-299.

• [6]. S. Budzaki y B. Seruga. Determination of convective heat transfer coefficient during frying of potato dough. Journal of Food Engineering (2005), Volumen 66 307-314.

• [7]. A. Alvis, C. Vélez, M. Rada-Mendoza, M. Villamiel, H.S. Villada. Heat transfer coefficient during deep-fat frying. Journal Food Control. 20 (2009) 321–325

• [12]. B. Seruga y S. Budzaki. Determination of thermal conductivity and convective heat transfer coefficient during deep fat frying of “Krostula” dough. Eur Food Res Technol 2005, Volumen 221 351-356

• [8]. M.E. Sosa-Morales, R. Orzuna-Espíritu, J.F Vélez-Ruiz. Mass, thermal and quality aspects of deep-fat frying of pork meat. Journal of Food Engineering (2006), Volumen 77 731-738.

• [9]. A. Farinu y O.-D. Baik. Heat transfer coefficients during deep fat frying of sweetpotato: Effects of product size and oil temperature. Journal of Food Engineering (2007), Volumen 40 989-994.