viscosidad

Universidad Tecnológica Metropolitana
Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y del Medio Ambiente
Departamento de Biotecnología
Escuela de Industria Alimentaria – Laboratorio de Operaciones Unitarias I
Laboratorio N°1: Determinación de viscosidad en alimentos
1. Introducción.
La reología es la rama de la ciencia que se dedica al estudio de la deformación y flujo de
la materia. Otradefinición más amplia es el estudio de las relaciones entre esfuerzo y
deformación de materiales.
En muchas operaciones de la industria alimentaria se requiere conocer las propiedades
reológicas del fluido bajo tratamiento, debido a que son importantes para su transporte y
diseño de equipos. Durante dichas operaciones estas propiedades pueden variar
considerablemente. Esto ocurre principalmenteen procesos que implican calentamiento,
enfriamiento, homogenización y concentración, así como fermentaciones industriales.
Estas variaciones de las propiedades reológicas son a menudo muy importantes para el
control de calidad, sobre todo de productos que deben tener una cierta consistencia en
relación a su aspecto o paladar, como son el yogurt, salsas de tomate o aderezos.
Se consideraalimentos fluidos a aquellos que fluyen bajo la acción de la gravedad y no
retienen su forma. Algunos de estos alimentos, tales como los helados de crema, existen
como sólidos a una temperatura y como líquidos a otra temperatura. Algunos alimentos
fluidos como salsas de tomate, alimentos para bebés y algunas sopas con suspensiones
de materia sólida en medio fluido son denominados dispersiones.Cuando gotas de líquido
están dispersas en un medio fluido se denominan emulsiones (ejemplos: leche y mezclas
de helados de crema). Debido a la amplia variación de su estructura y composición, los
alimentos muestran comportamientos de flujo que varían dependiendo de su origen,
formulación, temperatura e historia previa.
2. Esfuerzo de corte y gradiente de deformación.
Cuando se aplica unafuerza cortante a un fluido, se origina una deformación de este.
Considere dos placas paralelas de área A separados por una distancia b (Figura 1). Si
una fuerza cortante F se aplica sobre el área A de la superficie de un fluido en contacto
con un plano estacionario, entonces la capa superior del fluido se desplazará con
velocidad uniforme v en una dirección paralela a su propio plano, mientrasque la capa en
contacto con el plano, quedará estacionaria. Estableciéndose un gradiente de velocidad
dentro del fluido. En general el valor del gradiente de deformación (  ) dependerá de las
propiedades reológicas del fluido y de la geometría del sistema. El esfuerzo de corte (σ) al
que el fluido está sometido es proporcional a la razón de la fuerza F y el área A.

1

Figura 1: Perfil develocidad para un fluido entre placas paralelas.
El esfuerzo de corte (σ) al que el fluido está sometido viene dado por:
 Pa  

Fuerza(N)
Área(m2 )

(1)

El gradiente de deformación (s-1) se expresa como:

 1  dv
  
 s  dy

(2)

Para los fluidos Newtonianos existe una relación lineal entre el esfuerzo de corte y el
gradiente de deformación (  ). De esta relaciónlineal se obtiene la viscosidad () de un
fluido.

 Pa s  




(3)

En fluidos no-newtonianos existe una relación no lineal entre la tensión de cizalla y el
gradiente de la deformación. De este modo, el concepto de viscosidad no es aplicable y
se utiliza el concepto de viscosidad aparente (μap), para estos fluidos. La viscosidad
aparente cambia a medida que el gradiente dedeformación varía. Se define la viscosidad
aparente (μap) como:

ap 


, para un determinado valor de gradiente de deformación


(4)

La cual depende de una serie de factores como:
 Naturaleza de la fase continua y dispersa
 Interacciones partícula-partícula y partícula-solvente
 Concentración de partículas, su forma, tamaño y composición química.
3. Reómetro de cilindros coaxiales....