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Propiedades físicas, higroscópicas y psicrométricas en la poscosecha - Prof. Perez, Ejercicios de Derecho Privado

Este documento aborda la psicrometría, una rama de la física relacionada con la medición de las condiciones del aire atmosférico. Se explica la importancia de las propiedades termodinámicas de la mezcla de aire seco y vapor de agua en la etapa de postcosecha de productos agrícolas. Se presentan ecuaciones para calcular parámetros como volumen, peso específico, porosidad y contenido de humedad. También se analiza el fenómeno de histéresis en las isotermas de sorción de agua. El documento proporciona información relevante para comprender las propiedades físicas, higroscópicas y psicrométricas de los productos agrícolas durante la postcosecha.

Tipo: Ejercicios

2021/2022

Subido el 22/06/2024

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ResumenEl agua participa activamente en la formación de
los alimentos, es el único vehículo de transporte de las sustancias
nutritivas, mediante procesos bioquímicos se polimerizan en
almidón, pidos y proteínas, durante la fase de maduración.
Cuando alcanza la madurez fisiológica, el grano se independiza
de la planta, según las condiciones psicrométricas del aire
(temperatura y humedad relativa), pierde humedad hasta el
momento de la cosecha.
El Fenómeno de histéresis en las isotermas de sorción, en
muy raras ocasiones las isotermas de proceso de hidratación
(fenómenos de adsorción). Estas curvas pueden variar para los
diversos alimentos, debido a la variabilidad de los componentes
químicos, porosidad capilar que son características propias de
cada alimento.
La psicrometría es aquella rama de la física relacionada con
la medición o determinación de las condiciones del aire
atmosférico, particularmente respecto de la mezcla de aire seco
y vapor de agua", o bien "aquella parte de la ciencia que está en
cierta forma íntimamente ligada a las propiedades
termodinámicas del aire húmedo". Las propiedades
termodinámicas de la mezcla de aire seco y vapor de agua
revisten gran interés en la etapa de postcosecha de productos
agrícolas, por el efecto que tiene la humedad del aire
atmosférico sobre el contenido de humedad de los productos.
(Benavides, (2020). )
Palabras claves: psicrométricas, histéresis,
Abstract-- Water actively participates in the formation of
food, it is the only vehicle of transport of nutritive substances,
through biochemical processes are polymerized into starch,
lipids and proteins, during the maturation phase. When it
reaches physiological maturity, the grain becomes independent
from the plant, depending on the psychrometric conditions of
the air (temperature and relative humidity), it loses moisture
until the time of harvest (Benavides, (2020). )
The hysteresis phenomenon in sorption isotherms, in very
rare cases the isotherms of hydration process (adsorption
phenomena). These curves may vary for different foods, due to
the variability of the chemical components, capillary porosity,
which are characteristics of each food (Benavides, (2020).).
Psychrometry is that branch of physics related to the
measurement or determination of the conditions of atmospheric
air, particularly with respect to the mixture of dry air and water
vapor", or "that part of science that is in some way intimately
linked to the thermodynamic properties of humid air". The
thermodynamic properties of the mixture of dry air and water
vapor are of great interest in the post-harvest stage of
agricultural products, because of the effect that the humidity of
atmospheric air has on the moisture content of the products.
I. INTRODUCCIÓN
L
as propiedades fisicas, higroscopicas y psicometricas juegan
un papel importante en la poscosecha debido a que en cada
una de estas se puede ver representado un alimento con una
mayor vida util y de buena calidad. Con el estudio de estas
propiedades se podra conocer y estudiar un producto
determinado ya sea con los organos de los sentidos o por
medio de instrumentos de medicion complementando con
calculos de acuerdo a sus mediciones. De esta manera se
determina su grado de calidad y cumplimiento de condiciones
en el mercado nacional e internacional.
En este articulo encontrara definidas cada una de esta
propiedades aplicadas en naranja, manzana y durazno. Se
veran empleadas las ecuaciones para obtener el volumen
teorico, el peso especifico y su forma, ademas se presentara
un ejemplo de calculo de porosidad, densidad aparente y real,
la determinacion de humedad en base seca y humeda para
estos productos. Por medio de una grafica se analizara un
isoterma de sorcion en agua de maiz y el fenomeno de
histeresis.
Este articulo se realiza con el fin de estudiar 3 productos
fruticolas con el fin de conocer cada una de sus propiedades
fisicas, higroscopicas y psicometricas las cuales pueden
contribuir a obtener un producto que cumpla con las
condiciones del mercado.
1. Seleccionan de la tabla 1, tres productos agrícolas, y
considerar las dimensiones: diámetro, largo y radio,
esto con el fin de desarrollar las siguientes
ecuaciones para los cálculos de volumen teórico, y
peso específico. (Ver Tabla 1. Peso unitario y
volumen real de productos agrícolas) y (Tabla 2.
Dimensión de los productos agrícolas)
Para calcular los parámetros: volumen teórico y peso
específico, se proponen las siguientes ecuaciones, al ser
importante considerar la geometría de cada materia prima:
Volumen teórico:
Ecuación 1
Volumen del cilindro (cm3) = π*radio2*largo
Ecuación 2
Volumen de un cubo (cm3) = Ancho * Profundidad * Alto
Ecuación 3
Volumen de una esfera (cm3) = (4/3) (π * radio3)
Propiedades físicas, higroscópicas y
psicrometrícas en la poscosecha
Q. F. Angela, B, G. Anderledis, R.L .Laura, M.M. Angie, F. Z. Fanny Lizeth Zamora
Universidad Nacional abierta y a Distancia UNAD-Colomnbia
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Resumen — El agua participa activamente en la formación de los alimentos, es el único vehículo de transporte de las sustancias nutritivas, mediante procesos bioquímicos se polimerizan en almidón, lípidos y proteínas, durante la fase de maduración. Cuando alcanza la madurez fisiológica, el grano se independiza de la planta, según las condiciones psicrométricas del aire (temperatura y humedad relativa), pierde humedad hasta el momento de la cosecha. El Fenómeno de histéresis en las isotermas de sorción, en muy raras ocasiones las isotermas de proceso de hidratación (fenómenos de adsorción). Estas curvas pueden variar para los diversos alimentos, debido a la variabilidad de los componentes químicos, porosidad capilar que son características propias de cada alimento. La psicrometría es aquella rama de la física relacionada con la medición o determinación de las condiciones del aire atmosférico, particularmente respecto de la mezcla de aire seco y vapor de agua", o bien "aquella parte de la ciencia que está en cierta forma íntimamente ligada a las propiedades termodinámicas del aire húmedo". Las propiedades termodinámicas de la mezcla de aire seco y vapor de agua revisten gran interés en la etapa de postcosecha de productos agrícolas, por el efecto que tiene la humedad del aire atmosférico sobre el contenido de humedad de los productos. (Benavides, (2020). ) Palabras claves: psicrométricas, histéresis, Abstract -- Water actively participates in the formation of food, it is the only vehicle of transport of nutritive substances, through biochemical processes are polymerized into starch, lipids and proteins, during the maturation phase. When it reaches physiological maturity, the grain becomes independent from the plant, depending on the psychrometric conditions of the air (temperature and relative humidity), it loses moisture until the time of harvest (Benavides, (2020). ) The hysteresis phenomenon in sorption isotherms, in very rare cases the isotherms of hydration process (adsorption phenomena). These curves may vary for different foods, due to the variability of the chemical components, capillary porosity, which are characteristics of each food (Benavides, (2020).). Psychrometry is that branch of physics related to the measurement or determination of the conditions of atmospheric air, particularly with respect to the mixture of dry air and water vapor", or "that part of science that is in some way intimately linked to the thermodynamic properties of humid air". The thermodynamic properties of the mixture of dry air and water vapor are of great interest in the post-harvest stage of agricultural products, because of the effect that the humidity of atmospheric air has on the moisture content of the products.

I. INTRODUCCIÓN

L

as propiedades fisicas, higroscopicas y psicometricas juegan un papel importante en la poscosecha debido a que en cada una de estas se puede ver representado un alimento con una mayor vida util y de buena calidad. Con el estudio de estas propiedades se podra conocer y estudiar un producto determinado ya sea con los organos de los sentidos o por medio de instrumentos de medicion complementando con calculos de acuerdo a sus mediciones. De esta manera se determina su grado de calidad y cumplimiento de condiciones en el mercado nacional e internacional. En este articulo encontrara definidas cada una de esta propiedades aplicadas en naranja, manzana y durazno. Se veran empleadas las ecuaciones para obtener el volumen teorico, el peso especifico y su forma, ademas se presentara un ejemplo de calculo de porosidad, densidad aparente y real, la determinacion de humedad en base seca y humeda para estos productos. Por medio de una grafica se analizara un isoterma de sorcion en agua de maiz y el fenomeno de histeresis. Este articulo se realiza con el fin de estudiar 3 productos fruticolas con el fin de conocer cada una de sus propiedades fisicas, higroscopicas y psicometricas las cuales pueden contribuir a obtener un producto que cumpla con las condiciones del mercado.

  1. Seleccionan de la tabla 1, tres productos agrícolas, y considerar las dimensiones: diámetro, largo y radio, esto con el fin de desarrollar las siguientes ecuaciones para los cálculos de volumen teórico, y peso específico. (Ver Tabla 1. Peso unitario y volumen real de productos agrícolas) y (Tabla 2. Dimensión de los productos agrícolas) Para calcular los parámetros: volumen teórico y peso específico, se proponen las siguientes ecuaciones, al ser importante considerar la geometría de cada materia prima: Volumen teórico: - Ecuación 1 Volumen del cilindro (cm3) = πradio2largo - Ecuación 2 Volumen de un cubo (cm3) = Ancho * Profundidad * Alto - Ecuación 3 Volumen de una esfera (cm3) = (4/3) (π * radio3) 

Propiedades físicas, higroscópicas y

psicrometrícas en la poscosecha

Q. F. Angela, B, G. Anderledis, R.L .Laura, M.M. Angie, F. Z. Fanny Lizeth Zamora

Universidad Nacional abierta y a Distancia UNAD-Colomnbia

- Ecuación 4 Peso específico (g/cm3) = peso unitario / volumen teórico Se comparte las dimensiones del contenedor donde se puede empacar frutas o verduras, con el fin de encontrar las distintas porosidades generadas. (Ver Tabla 3. Dimensión de contenedor)

  1. Describen el concepto de las propiedades físicas como porosidad, densidad aparente y área superficial. Porosidad : La porosidad o porcentaje de espacios vacíos de materiales no consolidados, que tiene su importancia en procesos en los que el aire debe circular a través del producto como en el diseño de empaques puede calcularse a partir del volumen y el peso específico Porosidad (%) = - (1 - (densidad aparente / densidad real)) * 100 Esta propiedad física es importante para determinar la capacidad de sistemas de almacenamiento y transporte. (conferencia, 2021). Densidad aparente: Es la densidad de una sustancia cuando se incluye el volumen de todos los poros.

Densidad aparente= peso unitario producto agrícola ∕

volumen del contenedor.

Área superficial: Propiedad bastante significativa en la evaluación de la calidad física, desde el punto de vista de apariencia; además es muy importante en todos aquellos procesos en los que se involucra alguna transferencia de calor (refrigeración, congelación, secado, etc.). El área superficial se determina por medio de planimetría: se toma el material vegetal, se pela tratando de sacar tiras de cáscara, estas se dibujan sobre un papel, milimetrado preferiblemente y luego se mide el área total de la muestra. (Hernández, (2014). ) Naranja: Forma: las naranjas tienen forma de esfera y chatas por los polos. Color de la naranja: la cáscara de la naranja es muy coloreada, puede ser lisa o rugosa, pero dependiendo de la variedad Sabor: la pulpa contiene entre 8 y 12 gajos alargados y curvos, estos proporcionan un abundante jugo de sabor dulce con matices ácidos, más o menos fuertes dependiendo de la variedad Manzana: Forma: son pomos por lo general de forma ovoide, a veces alargada o redonda, que esconden numerosas semillas de color pardo en su interior. Su piel es casi siempre brillante y lisa. Color: los diferentes colores de la piel hacen que se diferencien las frutas en cuatro grupos: verdes, rojas, amarillas y bicolores. Todas ellas con sabores, aromas y calidad de su carne diferentes. Sabor: la pulpa puede ser dura o blanda, pero siempre refrescante y jugosa, y su sabor va desde el muy dulce al muy ácido pasando por toda una mezcla de gustos acidulados y azucarados. La carne es más o menos aromática según la variedad. Durazno: Las características físicas de esta fruta se dan dependiendo de la variedad de esta por tal forma no se presentan características que los representen 3.Calculan las propiedades físicas como porosidad, densidad aparente, considerar las siguientes ecuaciones. Volumen del contenedorEcuación 5 Volumen del contenedor (cm^3 ) = Ancho (cm) * Profundidad (cm)* Alto (cm) Densidad aparente  Ecuación 6 Densidad aparente (g/ cm3) = peso unitario producto agrícola / volumen del contenedor  Densidad real Ecuación 7 Densidad real (g/ cm3) = Peso unitario / volumen real  Porosidad Ecuación 8 Porosidad (%) = [1 – (densidad aparente / densidad real)] * 100 (Ver Tabla 4. Determinación de la porosidad y densidad aparente de productos agrícolas). 4.Analizan y comparan los resultados de los parámetros calculados en los ítems anteriores y responde las siguientes preguntas:

  • ¿Qué influencia tiene la determinación de la densidad real de los productos agrícolas? Según literatura a medida que aumenta la densidad real aumenta el grado de madurez. Es decir, con forme avanza la madurez el peso de la pulpa aumenta sin embargo el volumen no aumenta, lo que hace que su densidad aumente. Además, otro factor que incide es el índice respiratorio con respecto a la densidad ya que a medida que este aumenta la densidad aumenta es decir son directamente proporcionales.
  • ¿Por qué es importante la determinación de la densidad real de los productos agrícolas?

La relacion de CHE para los procesos de secado y rehumedecimiento no es la misma. La diferencia se da en la histeresisis: donde es mas dificil rehumedecer que secar. Por tal manera es importante apreciar la presencia de este fenomeno el cual puede generar efectos de concederable importancia a tener en cuanta al momento de diseñar embalaje y condiciones de almacenamiento del producto.

  1. Definir por qué se considera importante las propiedades psicrométricas en la poscosecha y presentar cuales son las variables y las ecuaciones psicrométricas. Psicrometria: Habla del estudio de las propiedades termodinámicas del aire como calor, trabajo y energía. La psicrometría está relacionada con el diseño de empaques y embalaje de los alimentos. También en la postcosecha de granos, es de importancia el estudio de la psicrometría para diseñar los métodos de secado Aplicaciones en la industria Secado de alimentos , humidificación y deshumidificación , almacenamiento , refrigeración , fermentación de alimentos , climatización de plantas industriales y laboratorios. Propiedades del Vapor de Agua (Humedad)  Humedad: presencia de vapor de agua en el aire.  El vapor de agua en el aire húmedo está en sus condiciones de saturación o muy próxima a ellas por encima. 2/3 partes de la superficie de la tierra es Agua.  El vapor de agua se produce a cualquier temperatura.  El vapor ejerce una presión definida encima del agua independientemente de si el espacio encima de agua contiene aire (la presión del aire no ejerce efecto sobre la presión de vapor) (Ramirez) II. RESULTADOS

III. REFERENCIAS

Aguilar, G. (25 de 01 de 2019). Secoin. Obtenido de https://www.secoin.com.uy/blog/humedad-relativa-qu%C3%A9-es-y-por- qu%C3%A9-es-importante-controlarla Benavides, R. M. ((2020). ). Propiedades higroscópicas.. Obtenido de Repositorio Institucional UNAD. https://repository.unad.edu.co/handle/10596/ Ramirez, M. H. (s.f.). wordpress. Obtenido de https://www.google.com/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwjzwZuFkb7xAhUNRTABHZ4vAnwQFjANegQIIRAD&u rl=https%3A%2F%2Fmelenaramirez.files.wordpress.com%2F2013%2F08%2Funidad-i.docx&usg=AOvVaw0Ce9tUj- WM3BDnx15mjiG

3. Describen el concepto de las propiedades físicas como porosidad, densidad aparente y área

superficial.

Porosidad: En este caso se considera únicamente la porosidad (n) como una propiedad física, es

decir como un parámetro númerico. Se define como el volumen ocupando los espacios vacíos

(Vv) o volumen poroso (Vp, IUPAC) por unidad de volumen total de roca (Vt), y se expresa en

porcentaje: n = (Vv / Vt) x 100 Igual que la densidad, la porosidad admiten ciertas matizaciones y

se establecen distintos tipos, siendo los principales: la “porosidad total” y la “porosidad abierta”.

De acuerdo con las características de los espacios vacíos contemplados, pueden considerarse otros

tipos de porosidad: “cerrada”, “accesible” a un determinado fluido, “comunicada” o “efectiva”

para un determinado comportamiento. La porosidad total (n) se define como el volumen total de

vacíos por unidad de volumen total de roca. En este caso deben contabilizarse todos los espacios

vacíos presentes: abiertos y cerrados, accesibles y no accesibles. Su valor no puede obtenerse de

forma experimental, ya que incluye entre los espacios vacíos los no comunicados con el exterior

(poros no accesibles). Su determinación se realiza de forma indirecta a partir del valor de ambas

densidades. Determinación teórica Conocida la densidad de los granos minerales (s) y la

densidad de la roca seca (d), la porosidad total (n) se calcula a partir de la expresión: n = ((s -

d) / s) x 100 La porosidad abierta (n) se conoce también como porosidad accesible o

comunicada, y se define de la misma forma como el volumen de poros abiertos (Va) o

comunicados entre sí y con el exterior (accesibles al agua normalmente) por unidad de volumen

total de roca (Vt): no = (Va / Vt ) x 100 Esta porosidad se determina normalmente mediante

técnicas experimentales, basadas en introducir un fluido en los poros y cuantificar su volumen. El

procedimiento más común es el método de la pesada hidrostática ya mencionado, en dicho ensayo

se saturan los poros con agua –normalmente al vacío– de acuerdo con las especificaciones de la

norma seguida y se obtiene la porosidad abierta “accesible al agua”. Otro método utilizado es por

inyección de mercurio, en este caso se introduce mercurio a presión en los poros y a partir del

volumen inyectado se determina la porosidad abierta “accesible al mercurio”. En la mayoría de las

rocas los valores obtenidos en ambos ensayos son parecidos, siendo ligeramente mayor la

porosidad accesible al agua, ya que el mercurio no llega a introducirse en los poros muy pequeños

(< 0,003 μm), y dicho ensayo tampoco considera los poros con accesos muy grandes (> 100 μm).

La porosidad total es, por definición, el máximo valor de porosidad que presenta un material. En

el caso ideal de que todos sus poros estén conectados con el exterior de la muestra, la porosidad

total y la porosidad abierta coinciden. En la mayoría de las rocas la diferencia entre ambos valores

es normalmente pequeña, dicha diferencia mide el Propiedades físicas: densidad y porosidad (Oct.

2010) Fco. Javier Alonso Rodríguez. Departamento de Geología (Petrología y Geoquímica).

Universidad de Oviedo. Página 4 de 4 nivel de comunicación del sistema poroso. Esta porosidad

presenta gran interés en la caracterización de las rocas como materiales de construcción, ya que

está relacionada con su capacidad de absorber de agua y su comportamiento frente al deterioro. La

porosidad abierta es el parámetro más significativo de los materiales, y en particular de las rocas

industriales, ya que condiciona su capacidad para almacenar fluidos, influyendo en sus restantes

propiedades físicas, así como en su actividad química y, en última instancia, en su durabilidad y

calidad. Las diferencias de porosidad entre las distintas rocas es muy notable, así las cristalinas se

caracterizan por sus bajos valores (alrededor el 1 %), mientras que las detríticas presentan valores

mucho más altos (alrededor del 15 %).

Densidad aparente:

Es la relación entre el peso o masa del producto y el volumen del producto. Se expresa en gramos

por cm3.

La densidad puede ser aparente o real. La densidad aparente es la relación entre el peso total y

volumen total de los productos, incluidos los espacios vacíos que quedan entre ellos cuando están

empacados o almacenados. La densidad real es la relación entre la masa o peso del producto y el

volumen real del producto, excluidos los espacios vacíos.

La determinación de la densidad aparente de un sólido poroso como el arroz es relativamente

sencilla, puesto que implica la medida de su volumen aparente (su volumen total, incluyendo los

huecos entre los granos). Bastaría entonces con dividir una cierta masa de arroz entre el volumen

aparente de esa misma muestra. Con el fin de estandarizar la determinación, se hace necesario el

grado máximo de compactación de los granos. Describiendo el proceso paso a paso: se toma una

probeta de plástico y se determina su masa (mprobeta). Se vierte en la misma una cierta masa de

arroz y se vuelve a pesar el conjunto (mprobeta + arroz). Se golpea la probeta en su base

rítmicamente unas 20 veces para conseguir la compactación de la muestra y finalmente se mide el

volumen ocupado por la muestra en la probeta (Vaparente). La densidad aparente se calcula como

Ρaparente =mprobeta + arroz – mprobeta/ Vaparente

Área superficial:

Área superficial. Característica muy útil en los procesos de transferencia de calor (deshidratación,

preenfriamiento y refrigeración) y en la evaluación de la calidad física de los productos agrícolas.

El área superficial se determina midiendo el área de la cáscara o epidermis del producto; para ello

se retira en forma de tiras que luego se dibujan en papel; posteriormente por planimetría, se

reproduce el área total del producto.

Calculan las propiedades físicas como porosidad, densidad aparente, considerar las siguientes

ecuaciones.

Tabla 4. Determinación de la porosidad y densidad aparente de productos agrícolas

Productos

agrícolas

Densidad

aparente

(g/cm^3 )

Porosidad

Densida

d real

(g/cm3)

Manzana 0.007627 0.8199 0.

Durazno 0.011441 1.1917 0.

Naranja 0.019068 1.9831 0.

Ecuación 2, Densidad aparente (g/ cm3) = peso unitario producto agrícola / volumen del contenedor

Ecuación 3, Volumen del contenedor = 23.7 cm * 16.7 cm * 26.5 cm= 10488.435 cm^3

Ecuación 4, Densidad real (g/ cm3) = Peso unitario / volumen real Ecuación 5, Porosidad (%) = [1 – (densidad aparente / densidad real)] * 100

4. Analizan y comparan los resultados de los parámetros calculados en los ítems anteriores y responde las

siguientes preguntas:

  • ¿Qué influencia tiene la determinación de la densidad real de los productos agrícolas?

Rta:

5. Explicar por qué es importante las propiedades higroscópicas en la poscosecha.

5.1. Se recomienda tener en cuenta las siguientes ecuaciones sobre contenido de humedad en base

húmeda o en base seca y explicar que humedad se utiliza en la poscosecha a nivel industrial y cuál es la

más común en la ciencia en caso de investigar en poscosecha

Tabla 5. Determinación humedad en base húmeda y seca para productos hortofrutícola

Peso

Crisol

vacío

Peso

producto

(g)

Peso

Crisol +

Peso

Peso

producto

seco

Humeda

d en

base

húmeda

Humeda

d en

base

seca (%)

Productos

agrícolas

(g) producto (%)

Manzana 428.777 94.581 461.717 0,348272909 94.581 94.

Banano 419.316 104.413 452.435 0,317192304 104.413 104.

Tomate 452.197 115.491 491.069 0,33658034 115.491 115.

Quinua 436.037 49.720 472.031 0,723934031 49.720 49.