PREGRADO

INTRODUCCIÓN A LA
REOLOGIA DE
ALIMENTOS

Operaciones Unitarias I
Eric Gahona M

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Reología es la ciencia de la deformación y el flujo de la materia.
Es el estudio de la forma como los materiales responden a un esfuerzo o
deformación.
Todos los materiales tienen propiedades Reologicas y es un área relevante
en muchos campos de estudios:
Geología y minería
Mecánica de sólidosTecnología de polimeros
Tribología (estudios de lubricantes)
Bioingeniería
Estructura de materiales
Cosmética

Tecnología del concreto
Procesamiento de plásticos
Pinturas y pigmentos
Sangre
Reología interfacial
Electroreología

AREAS DE INTERÉS DE DATOS REOLÓGICOS
a)

b)
c)
d)
e)
f)

Calculos de Ingeniería de Procesos en un amplio rango de equipos,
tales como: transporte entuberías, bombas, extrusores, mezcladores,
intercambiadores de calor, calentadores, viscosímetros en línea;
Determinación de la funcionalidad de ingredientes en desarrollo de
productos;
Control de calidad de productos intermedios o finales;
Pruebas de vida en estantería (vida útil);
Evaluación de la textura de alimentos correlacionados con datos
sensoriales;
Analisis de ecuaciones Reológicasde estado o ecuaciones
constitutivas.

3

INSTRUMENTOS REOLOGICOS PARA FLUIDOS

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS
INSTRUMENTOS

• Capilares de vidrio operados con gravedad, son los adecuados para
fluidos newtonianos, dado que la tasa de deformación varía durante la
descarga
• Sistemas de cono y placa se limitan a pequeños esfuerzos, pero los
calculos son simples.
• Viscosímetrosde tubo y de mezcla pueden manejar partículas más
grandes que el de cono y placa o placas paralelas.
• Problemas de resbalamiento y degradación de la estructura pueden ser
minimizados con un viscosímetro de mezcla.
• Viscosímetro de tubo puede ser construido a nivel de planta piloto o en
producción.

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VISCOSIMETRO DE
BOLA QUE CAE

6

VISCOSIMETRO DE
BOLA QUE CAE

7VISCOSIMETRO DE
TUBO CAPILAR

8

CONSISTOMETRO
BOSKWIC

9

VISCOSIMETRO DE
CILINDROS
CONCENTRICOS

GEOMETRIA CONO
Y PLACA
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FARINOGRAFO
BRABENDER

11

ANALIZADOR
DE TEXTURA

12

VISCOSIMETRO

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ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
Dado que la reología es la ciencia del estudio de la deformación de la
materia, es escencial entender muy bien el concepto de esfuerzo ydeformación.
Consideremos una barra rectangular que, debido a una fuerza de tensión,
es ligeramente elongada.

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La deformación puede ser expresada por
la deformación de Cauchy:

εc =

L
∂L L − L0
=
=
−1
L0
L0
L0

L

O la deformación de Hencky:

εh =

dL
∫ L = ln(L / L0 )
L0

La deformación de Cauchy y Hencky son ambas cero cuando el material está
libre y aproximadamenteigual a pequeñas deformaciones.
Otro tipo de deformación encontrado con facilidad en reología es la simple
cizalladura. Consideremos una barra de altura h. La superficie inferior está
estacionaria y placa superior se desplaza linealmente en una cantidad
diferencial de L.
Cada elemento está sujeto al mismo nivel de deformación donde el tamaño
del elemento no es relevente.
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El angulo decizallamiento (γ), puede ser calculado como:

tan(γ ) =

∂L
h

Esfuerzo, definido como una fuerza por unidad de área y usualmente
expresado en Pa, puede ser de tensión, compresión o cizallamiento.
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COMPORTAMIENTO DEL FLUIDO EN FLUJO
ESTACIONARIO
Los fluidos pueden ser estudiados sometiendolos a un cizallamiento continuo
a una velocidad constante. Idealmente, considere dos placasparalelas con un
fluido en su interior. La placa inferior es fija y la superior se mueve a una
velocidad constante.

Una fuerza por unidad de área se requiere para el movimiento, resultando en
un esfuerzo de corte en la placa superior (σ)
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El flujo descrito sobre el esfuerzo simple estacionario y la tasa de corte
(también llamada gradiente de deformación) se define como la tasa de...