Title: Análisis energético en el proceso de congelación de la pulpa de

mango

Author: Omar Alejandro OLVERA RODRÍGUEZ

Conference: Congreso Interdisciplinario de Energías Renovables -

Mantenimiento Industrial - Mecatrónica e Informática

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• Introducción Procesamiento de la Pulpa de Mango

• Objetivo

• Metodología Consumo Energético Teórico

Diseño de Sistemas Propuestos

• Resultados Consumo Energético del Sistemas

Coeficiente de Operación de los Sistemas

• Conclusiones

• Referencias bibliográficas

CONTENIDO

“México ocupa el segundo lugar a nivel mundial como el mayor exportador de pulpa de mango.”

INTRODUCCIÓN 1

17

,99

0

26

,00

0

22

,00

0

16

,30

3

13

,12

5

5,7

00

20

,00

0

15

,54

0

3,0

00

8,8

13

97

,99

0

15

,76

5

11

,80

0

8,4

59

7,3

80

5,1

30

4,0

00

3,0

00

2,3

20

50

0

I N D I A M E X I C O C O L O M B I A E G I P T O T A I L A N D I A P E R U F I L I P I N A S P A K I S T A N E C U A D O R B R A Z I L

EXPORTACIÓN PULPA DE MANGO

Producción (MT/año) Exportación neta (MT/año)

Fuen

te: P

AR

NA

V I

nte

rnat

ion

al

fro

m P

AM

CO

, Pak

ista

n

Algunos de los problemas que sufre la pulpa de mango se corrigen con procesos fríos pero éstos demandan una gran cantidad de energía por lo que se busca hacerlos más eficientes.

El estudio se realiza sobre una tonelada del producto, cuya temperatura de maduración es de 21 a 24 °C, un pre-enfriamiento de 2 a 4 °C, congelamiento de -30 °C y almacenamiento de -18 °C.

INTRODUCCIÓN

Procesamiento

de la pulpa de

mango

Recepción Lavado Clasificación Pre-

enfriamiento

Tratamiento

térmico

Pelado y corte Despulpado Aditivos Empaque Congelación Almacenamiento

2-4 °C

-30 °C -18 °C

INTRODUCCIÓN

Diagrama en el Procesamiento Completo de la Pulpa de Mango

“Realizar un análisis energético en el proceso de congelación de pulpa de mango, a fin de elegir la configuración de los sistemas de refrigeración por compresión de vapor que nos permitan hacer más eficientes los procesos fríos y en consecuencia lograr un ahorro en la energía consumida”.

OBJETIVO

Se proponen y diseñan diferentes configuraciones para la producción de frío atendiendo a las características biológicas del producto, se utiliza como fluido refrigerante NH3 (Amoniaco), comparando al final el consumo teórico encontrado contra el consumo obtenido a partir de las distintos sistemas propuestos.

“Los datos reportados van directamente relacionados con la cantidad de pulpa dentro del interior de la cámara de refrigeración y/o de congelación”

METODOLOGÍA

1

18

.23

45

.22

64

.61

0 4.5

2

12

.27

4.5

2

9.6

9

37

8.6

2

4

4

0 7.4

7.4

28

.1

CONSUMO ENERGÉTICO TEÓRICO DURANTE EL PROCESAMIENTO DE PULPA DE MANGO

Vapor (kWh/ton) Electricidad (kWh/ton) Basado en procesos fríos (kWh/ton)

Figuras 1-2. Diagrama P-h y de Sistema Simple por Compresión de Vapor.

Condensador

Evaporador

Compresor Válvula de expansión

SISTEMAS PROPUESTOS

1

2 3

4

MPa

Kj/Kg

Figuras 1-2. Diagrama P-h y de Sistema de Refrigeración con Enfriador Intermedio .

Condensador

Evaporador

Compresor

Válvula de expansión

Compresor Válvula de expansión

Enfriador intermedio

SISTEMAS PROPUESTOS

1

2

3

4 5

6

7

8

MPa

Kj/Kg

Figuras 1-2. Diagrama P-h y de Sistema de Refrigeración en Cascada.

Condensador

Evaporador

Compresor Válvula de expansión

Compresor Válvula de expansión

Intercambiador de calor

SISTEMAS PROPUESTOS

3

1

2

4

5

6 7

8

MPa

Kj/Kg

RESULTADOS

2.8

7

30

1.2

3

3.2

4

34

.04

1.2

6

2.5

9

30

.71

1.1

1

T R A B A J O D E C O M P R E S I Ó N ( P R E E N F R I E M I E N T O ) T R A B A J O D E C O M P R E S I Ó N ( C O N G E L A M I E N T O ) T R A B A J O D E C O M P R E S I O N ( A L M A C E N A M I E N T O )

CONSUMO ENERGÉTICO DE SISTEMAS POR COMPRESIÓN DE VAPOR (KWH)

Sistema Simple Sistema en Cascada Sistema Intermedio con Inyeccion Parcial

RESULTADOS 6

.89

3.1

4 3.6

9

6.1

1

2.7

7 3

.6

7.6

1

3.0

6

4.0

7

7.9

1

3.6

4.6

1

C O E F I C I E N T E D E O P E R A C I Ó N ( P R E E N F R I A M I E N T O )

C O E F I C I E N T E D E O P E R A C I Ó N ( C O N G E L A M I E N T O )

C O E F I C I E N T E D E O P E R A C I Ó N ( A L M A C E N A M I E N T O )

COEFICIENTE DE OPERACIÓN DE LOS SISTEMAS POR COMPRESIÓN DE VAPOR

Sistema Simple Sistema en Cascada Sistema Intermedio con Inyeccion Parcial COP Carnot

RESULTADOS

37

8.6

28

.1

6.8

9 30

.71

1.1

1

P R E E N F R I E M I E N T O C O N G E L A M I E N T O A L M A C E N A M I E N T O

COMPARACIÓN CONSUMO TEÓRICO CONTRA SISTEMA INTERMEDIO CON INYECCIÓN PARCIAL

Consumo Energetico Teorico (kWh/ton) Consumo Energetico Calculado (kWh/ton)

• De acuerdo a la cálculos realizados y a partir de la comparación de los resultados se

obtuvo que el sistema con enfriador intermedio e inyección parcial, se considera el más

adecuado a los requerimientos del producto y además del ahorro energético significativo

el cual indica un ahorro en costos de congelación de la pulpa de mango.

• Los sistemas de refrigeración propuestos confirman que el mayor consumo energético se

encuentra en el proceso de congelamiento, no obstante se aprecia una diferencia entre

ellos en la cantidad de energía consumida para la misma carga térmica.

• El sistema de refrigeración propuesto puede llegar a ser utilizado tomando en cuenta las

propiedades biológicas del producto que son de vital importancia para cualquier proceso

basado en frio, donde también este puede sustituir los sistemas simples que actualmente

son utilizados.

CONCLUSIONES

• George, R. M. 1993. Freezing processes used in the food industry. Trends Food Sci. Technol. 4:134. Citado en M. S. Rahman y J. F. Vélez

– Ruiz, 2007 Food preservation by freezing. En M. • Hackett, B., Chow, S., and A.R. Ganji (2005). Energy Efficiency Opportunities in Fresh Fruit and Vegetable Processing/Cold Storage

Facilities. Proceedings of the 2005 ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Industry, American Council for an Energy-Efficient Economy, Washington, D.C.

• Herrman, K. 1977. Alimentos congelados: Tecnología y Comercialización. Editorial Acribia. España p. 155. • Sánchez, M.T. (2001). Ingenieria del Frío: Teoria y Practica. España: AMV Ediciones • Sikirica, S.J., J. Chen, J. Bluestein, A. Elson, J. McGervey, and D. Caughey (2003). Topical Report: Research Collaboration Program Food

Processing Technology Project, Phase 1. Gas Technology Institute, Des Plaines, Illinois. Report GRI-03/0075. • Singh, R. P. y Heldman, D. R. 2001. Introduction to Food Engineering. Chapter 7: Food freezing. AcademicPress. California, EE. UU. • Singh, R.P. (1986b). Energy Accounting in Food Processing Operations. In: Singh, R.P. (ed.) (1986). Energy in Food Processing. Elsevier,

Amsterdam. • Skrede, G. 1996. Fruits. En L.E. Jeremiah (ed.). Freezing effects on food quality Marcel Dekker, Inc. Nueva York, EE. UU. p. 183 – 245.

(Sanches, 2001) • Welti-Chanes, J. 2007. Apuntes de Temas Selectos de Ingeniería de Alimentos. Inéditos.

REFERENCIAS

BIBLIOGRÁFICAS

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