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• Joselin Durango

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LABORATORIO MECANICA DE FLUIDOS

Código: EIQ-TL-MF-002 Fecha: 2015-10-14 Revisión: 1/1 Página : 1/5

ELABORACION DE JARABE DE MENTA

Elaborado por: Mery Mendoza Castillo. ASISTENTE LABORATORIO

Revisado por: Ing. Hanníbal Brito M. ENCARGADO LABORATORIO

Aprobado por: Ing. Hanníbal Brito M. ENCARGADO LABORATORIO

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ELABORACION DE JARABE DE MENTA

1. Objetivos: 1.1 General: 

Elaborar jarabe de menta utilizando el evaporador en serpentín

1.2 Específicos: 

Determinar las cantidades necesarias y adecuadas de los ingredietes para su elaboración



Realizar el balance de masa y energía del proceso observado



Calcular el rendimiento del proceso realizado

2. Marco Teórico Referencial: 2.1 Marco Teórico: Jarabes Los jarabes se pueden utilizar para endulzar cualquier bebida como un té helado, una limonada, o una gran variedad de cócteles elaborados a base de whisky, ron, ginebra o vodka, entre los que cabe destacar, el Julepe de menta o el Mojito. Jarabe de menta El Jarabe de Menta es un conocido almíbar usado para potenciar el sabor de los cócteles. Los siropes o jarabes -del árabe xarab- son líquidos de una condensación gelatinosa que comúnmente contienen soluciones concentradas de azúcares como la sacarosa, el azúcar común de mesa, en el agua o en cualquier otro líquido0. Además, estos jarabes que al principio se preparaban con miel, como el de menta, ya se usaban mucho antes de descubrirse el azúcar. Los líquidos que normalmente se usan para la elaboración del jarabe son el agua, los zumos, etc.

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EVAPORADOR El evaporador es el aparato destinado a la producción de frío en el interior del recinto mediante la absorción de calor del mismo, utilizando para ello la evaporación de un líquido. Se trata por tanto de un intercambio de calor, que en función de la capacidad requerida, necesita una determinada superficie de intercambio. El evaporador es el elemento que proporciona finalmente la temperatura necesaria para la conservación de los productos, mediante el cambio de estado de un determinado fluido refrigerante, a una presión y temperatura dadas.

TIPOS DE EVAPORADORES Se pueden establecer varios criterios de clasificación de los evaporadores: A) SEGÚN COMO ESTÉN CONSTRUIDOS Puede observarse que en la construcción de los evaporadores suelen utilizarse tubos lisos provistos de aletas que permiten aumentar la superficie de transmisión en algunos tipos o bien construidos con placas. B) SEGÚN COMO SE COMPORTE Y CIRCULE EL REFRIGERANTE Si todo el líquido refrigerante que penetra en el evaporador se convierte completamente en vapor en el intervalo de tiempo que media desde que entra hasta que sale por el otro extremo, el refrigerante llegará a la tubería de aspiración del compresor en forma de vapor. Para su funcionamiento suele utilizarse una válvula de expansión termostática que regula el paso del líquido de acuerdo con la aspiración del compresor, de forma que sólo deja entrar la cantidad que puede ser vaporizada totalmente.

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Para conseguir este efecto suele ser necesario un recalentamiento de unos 8 ó 10 °C aproximadamente o mayor en algunas ocasiones. Esto supone una variación del trabajo del compresor y un sobredimensionamiento del orden del 15% de la superficie total del evaporador. C) SEGÚN EL MÉTODO DE CIRCULACIÓN DEL AIRE Hay que procurar que el aire que circula en el interior de la cámara o recinto que se desea refrigerar, lo haga de forma adecuada, ya que su velocidad es esencial en los intercambios de calor entre el ambiente, los productos y el evaporador. No todos los productos y su período de conservación tienen las mismas exigencias térmicas ni de grado de humedad. La adecuada velocidad de circulación del aire está íntimamente relacionada con estos aspectos. 2.2 Marco Referencial: La práctica realizada se llevó a cabo el día miércoles 14 de octubre del 2015 en el Laboratorio de Procesos Industriales de la Facultad de Ciencias de la ESPOCH ubicada en la Panamericana Sur kilómetro 1 ½ cuyas coordenadas son 78° 40´´ 20’ y a una altura de 2815 metros sobre el nivel del mar 3. Parte Experimental: 3.1 Sustancias y Reactivos: 

Menta.



Azúcar.



Agua.



Sorbato de potasio (0.1%)



Ácido cítrico (0,05%)



Menta (110gr:1l de agua)

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3.2 Materiales y Equipos: 

Balanza.

.



Evaporador de simple Efecto.



Probeta de 1000 ml



Refractómetro

3.3 Procedimiento: 

Lavar la menta con agua para quitar la suciedad que esta pueda tener.



Pesar la cantidad de menta que se va a utilizar para realizar el jarabe.



Limpiar el evaporador para poder empezar el proceso.



Añadir agua purificada necesaria para el proceso en el evaporador.



Encender el evaporador para iniciar el proceso.



Calcular la cantidad de azúcar, a razón de 10 kilogramos por cada 15 litros de agua; así como también, las cantidades necesarias de ácido cítrico.



Cuando se alcance una temperatura de 60ºC agregar el azúcar y el ácido cítrico necesario en el proceso.



Al alcanzar una temperatura de 90ºC pesar y agregar el sorbato de potasio.



Dejar evaporar el concentrado aprox. hasta las ¾ partes, medir los ºbrix y luego agregar la menta.



El envasado se lo hace en envases de cierre hermético y se guardan en un lugar fresco y seco.

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4. Datos: 4.1 Datos Experimentales: Tabla 4.1-1 Datos Experimentales de las Cantidades a utilizar Pmenta Vjarabe de menta Agua Azúcar Ácido Cítrico Sorbato de K

t

(kg)

(l)

(kg)

(kg)

(kg)

(kg)

(h)

3,1

9

30

15

0.0533

0,02665

4

FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015 Donde: Pmenta = Peso de la menta. Vjarabe de menta = Volumen del jarabe de menta. t = tiempo de operación del proceso. Tabla 4.1-2 Temperaturas obtenidas en el Proceso de Evaporación TF (C) TS (C) TE (C) TW (C) 20

105

82

18,538

FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015 Donde: TF = Temperatura de la alimentación. TS = Temperatura del concentrado. TE = Temperatura del evaporado. TW = Temperatura de vaporización. 5. Cálculos y Resultados: 5.1 Datos Adicionales: Tabla 5.1-1 Densidades 𝜌 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 (kg/l) 1,5 FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015

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Donde: 𝜌 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 = Densidad del jarabe de menta. Tabla 5.1-2 Entalpías a las diferentes Temperaturas obtenidas en el Proceso de Evaporación hF (kcal/kg)

hS (kcal/kg)

HE (kcal/kg)

HW (kcal/kg)

hW (kcal/kg)

19,86

105,15

632,072

652,337

138,940

FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015 Donde: hF = Entalpía del líquido en la alimentación a TF. hS = Entalpía del líquido en el concentrado a TS. HE = Entalpía del vapor en el evaporado a TE. HW = Entalpía del vapor en la vaporización a TW. hW = Entalpía del líquido en la vaporización a TW. 5.2 Cálculos Específicos: 5.2.1 Cálculo del flujo de alimentación (F): 𝑚 = 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 + 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 + 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑐í𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 + 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐾 𝑚 𝐹= 𝑡 3,1 + 15 + 30 + 0,0533 + 0,02665 𝐹= 4 𝐹 = 48,17

𝑘𝑔 ℎ

5.2.2 Cálculo de las fracciones másicas en el flujo de alimentación: 𝑋𝑖 𝑋𝐹 = 𝑋𝑡 

Menta 𝑋𝐹 =



𝐴𝑧𝑢𝑐𝑎𝑟 =

𝑋𝑖 𝑋𝑡

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𝑋𝑖 𝑋𝑡

=

3,1 = 48,17𝑡

=

15 48,17

0,643

= 0,934

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𝑋𝑖 𝑋𝑡

30 = 48,17



Agua 𝑋𝐹 =



Sorbato de Potasio 𝑋𝐹 =



𝐴𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐶𝑖𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑋𝐹 =

=

0.622

𝑋𝑖 𝑋𝑡

𝑋𝑖 𝑋𝑡

=

0.0533 48,17

=

0.02665 48.17

= 0,00110

= 0,000553

 NOTA: hacer los cálculos de las fracciones másicas de: menta, azúcar, agua, ácido cítrico y sorbato de potasio. 5.2.3 Cálculo del flujo del concentrado (S): 𝑘𝑔𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 = Vjarabe de menta ∗ 𝜌jarabe de menta 𝑘𝑔 𝑘𝑔𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 = 9 𝑙 ∗ 1,5 𝑙 𝑘𝑔𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 = 13,5 𝐾𝑔 𝑘𝑔𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 𝑡 13,5𝑘𝑔 𝑆= 4ℎ 𝑆 = 3,37 𝑘𝑔/ℎ

𝑆=

5.2.4 Cálculo del calor latente de vaporización a TW: 𝜆𝑊 = 𝐻𝑊 − ℎ𝑤 𝜆𝑊 = 652,337 − 138,939 𝑘𝑐𝑎𝑙 𝜆𝑊 = 513,398 𝑘𝑔

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5.2.5 Balance de Masa y Energía. E

F

W

C

S

5.2.5.1 Balance de Masa: 𝐹 = 𝑆 + 𝐸 𝐸 = 𝐹 − 𝑆 𝐸 = 12,04 − 3,37 𝑘𝑔 𝐸 = 8,67 ℎ

5.2.5.2 Balance de Energía: 𝐹 + 𝑊 = 𝐸 + 𝑆 + 𝐶 + 𝑄𝑝 Donde, las pérdidas son despreciable por lo tanto tenemos: 𝑄𝑝 = 0 𝐹 + 𝑊= 𝐸 + 𝑆 + 𝐶 𝐹ℎ𝐹 + 𝑊𝐻𝑊 = 𝐸 𝐻𝐸 + 𝑆 ℎ𝑆 + 𝐶ℎ𝑊 Donde: 𝑊=𝐶 Tenemos: 𝐹ℎ𝐹 + 𝑊𝐻𝑊 = 𝐸 𝐻𝐸 + 𝑆 ℎ𝑆 + 𝑊ℎ𝑊 𝑊𝐻𝑊 − 𝑊ℎ𝑊 = 𝐸 𝐻𝐸 + 𝑆 ℎ𝑆 − 𝐹ℎ𝐹 𝑊(𝐻𝑊 − ℎ𝑊 ) = 𝐸 𝐻𝐸 + 𝑆 ℎ𝑆 − 𝐹ℎ𝐹 𝑊(𝜆𝑊 ) = 𝐸 𝐻𝐸 + 𝑆 ℎ𝑆 − 𝐹ℎ𝐹 𝐸 𝐻𝐸 + 𝑆 ℎ𝑆 − 𝐹ℎ𝐹 𝑊= 𝜆𝑊 Elaborado por: Mery Mendoza Castillo. ASISTENTE LABORATORIO

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𝑊=

8,67( 632,0722) + 3,37( 105,15) − 12,04(19,84) 513,398 𝑘𝑔 𝑊 = 10,985 ℎ

5.2.6 Cálculo de las fracciones másicas en el flujo del concentrado: 𝐹𝑋𝐹 = 𝑆 𝑋𝑆 + 𝐸 𝑋𝐸 𝑋𝐸 = 0 𝐹𝑋𝐹 = 𝑆 𝑋𝑆 𝐹𝑋𝐹𝑖 𝑋𝑆𝑖 = 𝑆  MENTA: 12,04( 0,0643) 𝑋𝑆𝑖 = 3,37 = 0,229 

AZUCAR 𝑋𝑆𝑖 =



12,04(0,3113) 3,37 = 1,1

AGUA 𝑋𝑆𝑖 =



ACIDO CITRICO 𝑋𝑆𝑖 =



12,04(0,622) 3,37 = 2,2

12,04(0,000553) 3,37 0,001976

SORBATO DE POTASIO 𝑋𝑆𝑖 =

12,04( 0,00110) 3, ,37 =0.003929

5.2.7 Cálculo del Rendimiento (economía): Elaborado por: Mery Mendoza Castillo. ASISTENTE LABORATORIO

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𝐸 𝑥 100 𝑊 8,67 𝑅= 𝑥 100 10,8985 𝑅=

= 79,61% 5.3 Resultados: Tabla 5.3-1 Resultados Obtenidos F (kg/h) 12,04

S (kg/h) E (kg/h) W (kg/h) 3,37

8,67

R (%)

10,8985

79,61

FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015 Donde: F = Flujo de Alimentación. S = Flujo de Concentrado. E = Flujo de Evaporado. W = Flujo de Vaporización. R = Rendimiento. Tabla 5.3-2 Fracciones másicas en la Alimentación 𝑋𝐹𝑀

𝑋𝐹𝐴

𝑋𝐹𝐻20

𝑋𝐹𝐶

𝑋𝐹𝐾

0,0643 0,934 0,622 0,001110 0,00553 FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015 Donde: 𝑋𝐹𝑀 = Fracción másica de la Menta en el flujo de alimentación. 𝑋𝐹𝐴 = Fracción másica de azúcar en el flujo de alimentación. 𝑋𝐹𝐻20 = Fracción másica de agua en el flujo de alimentación. 𝑋𝐹𝐶 = Fracción másica del ácido cítrico en el flujo de alimentación. 𝑋𝐹𝐾 = Fracción másica del sorbato de potasio en el flujo de alimentación.

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Tabla 5.3-3 Fracciones másicas en el Concentrado 𝑋𝑆𝑀

𝑋𝑆𝐴

0,229

1,1

𝑋𝑆𝐻2𝑂

𝑋𝑆𝐶

𝑋𝑆𝐾

0,0025 0,00197 0,003929

FUENTE: VASCONEZ, Jean. ESPOCH 2015 Donde: 𝑋𝑆𝑀 = Fracción másica de la uva en el flujo del concentrado. 𝑋𝑆𝐴 = Fracción másica de azúcar en el flujo de concentrado. 𝑋𝑆𝐻20 = Fracción másica de agua en el flujo de concentrado. 𝑋𝑆𝐶 = Fracción másica del ácido cítrico en el flujo de concentrado. 𝑋𝑆𝐾 = Fracción másica del sorbato de potasio en el flujo de concentrado. 6. Errores: 6.1 Sistemáticos: 

Atascamiento de material dentro del evaporador , haciendo que el equipo vuelva a reiniciarse

6.2 Aleatorios: 

No contar con la cantidad necesaria de ingredientes en nuestro caso la menta no fue la cantidad requerida para el proceso.



No ser precisos y no hacerlo al tiempo al tomar el volumen final de jarabe obtenido



No tener un buen control de las temperaturas en el evaporador

7. Discusión En esta práctica como la cantidad de menta fue menor a la indicada se obtuvo en menor cantidad el producto final dando como resultado final 9 l de jarabe de menta mismo que en los cálculos el rendimiento del proceso fue del 79,61% , lo que a nivel industrial esto resultados no podrían ser muy buenos ya que se podría esperar un mejor rendimiento y sin perdidas notorias en el proceso ,además al calcular las fracciones másicas de los componentes o ingredientes tanto en el condensado como en Elaborado por: Mery Mendoza Castillo. ASISTENTE LABORATORIO

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la alimentación , valores como del azúcar y del agua fueron mayores a uno, lo que nos dice que el proceso de evaporado no fue el correcto y esto en si afecta directamente a la cantidad que se obtiene finalmente de jarabe y también al rendimiento del proceso , la toma correcta de la temperaturas y pesos también afecta en el proceso y talvez estas no se realizaron con precisión en cada etapa del proceso, afectando al producto final . 8. Conclusiones y Recomendaciones: 8.1 Conclusiones: 

Se calculó se determinó la cantidad necesaria de cada ingrediente para e proceso , pero para esta práctica no se contó con la cantidad necesaria de menta dando como resultado final 9l de jarabe de menta en 4 horas que duró esta practica



Se realizó el respectivo balance de masa y energía para determinar la cantidad de materia prima ingresada 3,1 kg

( alimentación) así como la cantidad

obtenida al final 9 l volumen de jarabe de menta ( salida ) esto se lo realizo en base a datos tomados experimentales y adicionales. 

Se determinó un rendimiento del 79,61% del proceso mismo que pudo haber mejorado con un mejor control de las temperaturas y cantidad de ingredientes ingresados

8.2 Recomendaciones: 

Controlar y Tomar las temperaturas en cada una de las pasos del proceso



Ser lo más precisos posibles en determinar las cantidades de ingredientes necesarios



Contar con los materiales e ingredientes al empezar la practica



Realizar un bueno lavado del equipo antes de empezar la practica

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9. Aplicaciones: Se atribuyen a la menta las propiedades digestiva, carminativa, diurética, diaforética, sedante, antiséptica, antiviral, antiespasmódica, colagoga, tónica, estimulante, excitante y, a dosis elevada, afrodisíaca. Tanto el aceite esencial como los flavonoides tendrían también una acción antipruriginosa, antiflatulenta, analgésica superficial de mucosas y antiemética. La planta se utiliza en diversas preparaciones de las medicinas populares tradicionales para la indigestión, cólicos intestinales o biliares y como antigripal o anticatarral. Las hojas de la planta se aplican habitualmente en infusión. El aceite esencial se viene administrando internamente en casos de estados de agitación nerviosa, insomnio, vértigo y vómitos originados por estados nerviosos, dolores espasmódicos, tos nerviosa, jaqueca y otros procesos de tipo digestivo. Externamente se emplea en afecciones respiratorias agudas (sinusitis, bronquitis, catarros vías altas y bajas). Localmente se aplica como relajante muscular para el alivio de dolores de cabeza (cefalea de tensión). También se ha usado para el tratamiento de los dolores de muelas, las picaduras de insectos y dermatitis de diversos tipos. La infusión se emplea en trastornos digestivos, como antiemético y antiespasmódico. En la medicina tradicional se emplea en infusión para trastornos digestivos o hepáticos; al ayudar a la digestión, como antiemético y estimulante, y como antiespasmódico para el caso de dolores musculares o calambres sistémicos. 10. Referencias Bibliográficas: 10.1 Internet: 

http://www.industriaalimenticia.com/articles/86138-soda-con-sabor-a-menta



http://www.medizzine.com/plantas2/menta.php



www.fing.edu.uy/iq/cursos/qica/repart/qica2/Evaporadores.pdf

11. Cuestionario: 12. Anexos: 12.1 Evaporador de Simple Efecto Automático:

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ANEXO 1

NOTAS:

CATEGORIA DEL DIAGRAMA:

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

a.

Diagrama del equipo

 Aprobado

 Preliminar

 Certificado

 Por aprobar

 Información

 Por calificar

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REGIMEN DE FLUJO EN PELICULA DESCENDENTE

FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

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LÁM:

ESC:

LÁM:

1

1:1

2015/11/25

ELABORADO POR: Jean Carlo Vásconez

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RESUMEN La práctica realizada fue elaboración de jarabe de menta utilizando el evaporador en serpentín en donde fue necesario calculara la cantidades de los ingredientes a utilizar, en donde también fue necesario interpolar las entalpias de acuerdo a las temperaturas que se registraron en el proceso , donde fue necesario realizar un balance de masa de todo el proceso que realizo la materia prima desde su entrada en la alimentación así como en la salida en donde se obtuvo el producto final dando como resultado 9 litros de jarabe de menta, en donde también fue necesario calculara las fracciones másicas de cada uno de los ingredientes tato del condensado como del evaporado, para determinar la cantidad de cada uno de ellos

en el flujo de

alimentación y en del evaporado así también se determinó el flujo del concentrado y de la vaporización utilizado daos como la densidad de la jarabe de menta obtenido para el flujo concentrado y para el de la vaporización se lo realizo como un sistema de ecuaciones en el balance de masa y energía del proceso utilizando la entalpia y la temperatura de cada uno de ellos dividido para el calor latente de vaporización de esta forma quedaron calculados todos los fijos y corrientes de entrada como de salida, y finalmente obtuvimos un rendimiento de 79,61% mismo que podría mejorar con un control adecuado del proceso y de las temperaturas para que se evapore correctamente DESCRIPTORES //EVAPORADOR // JARABE // RENDIMIENTO // BALANCE // ALIMENTACION // CONDENSADO // MENTA

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