Draining of films on a quasivertical plate using viscous dissipation

This work focused on obtaining an improved and expanded general theoretical analysis of a two-dimensional film draining on a quasi-vertical plate, solving rigorous mass, momentum, and energy balances. A dimensional analysis and scaling was used to simplify the mathematical description and a generalized Newtonian fluid was assumed as the film-forming material. A new quantity that governs the draining flow and film characteristics, called viscous dissipation, was proposed as part of the novel analytical expressions obtained in this work. Velocity profile, average velocity, flow rate, and local and average film thickness expressions can be obtained, allowing to simplify the overall calculation complexity and to find new potential analytical expressions using more complex rheological models.Fil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Secado y estimación de coeficientes efectivos de difusión de recubrimientos con contenido reducido de azúcar

Se estudió la cinética de secado y se estimaron los coeficientes efectivos de difusión de recubrimientos con contenido reducido de azúcarelaborados con un edulcorante comercial a base de stevia. Las formulaciones se elaboraron por triplicado utilizando cacao amargo, azúcar impalpable, una solución comercial con 7% p/p de glucósidos de steviol como sustitutivo del azúcar y aceite de soja. Se evaluaron diferentes porcentajes de stevia (75% y 50%) como edulcorante en reemplazo del azúcar, tomando como control la muestra con 100% de azúcar. El proceso de secado se llevó a cabo en una estufa con convección natural a 50 (± 1)°C y humedad relativa ambiente de 17 (± 2)%. La pérdida de humedad con el tiempo fue analizada aplicando el modelo matemático de capa fina logarítmico. Para la estimación de los coeficientes efectivos de difusión, se usó un modelo matemático simplificado derivado de la segunda ley de difusión de Fick. El cálculo de las humedades de equilibrio se realizó determinando las isotermas de desorción de agua a 50°C. A partir de los resultados obtenidos, se pudieron obtener satisfactoriamente parámetros de secado y coeficientes efectivos de difusión útiles para el estudio de la transferencia de materia que pueda ocurrir durante un proceso de recubrimiento.Fil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Beuter, Daiana Ayelen. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Cs.exactas Químicas y Naturales. Departamento de Ciencia y Tecnol. de Los Alimentos; ArgentinaFil: Brumovsky, Luis Alberto. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Cs.exactas Químicas y Naturales. Departamento de Ciencia y Tecnol. de Los Alimentos; ArgentinaFil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Características fisicoquímicas y reológicas de leches fortificadas con sales de calcio

El objetivo de este trabajo fue analizar los cambios en las características fisicoquímicas y reológicas de leches fortificadas con diferentes sales de calcio. Se formularon muestras de leche utilizando leche en polvo descremada con diferentes concentraciones de cloruro y lactato de calcio (0,5 y 30 mmol kg-1). Se utilizaron diferentes técnicas fisicoquímicas y reométricas para analizar el efecto de la fortificación con calcio sobre la leche. Los resultados obtenidos indican que, para ambas sales de calcio, parte del calcio añadido migra al interior de la micela de caseína formando fosfato de calcio coloidal y que el calcio añadido como lactato de calcio ingresa en mayor proporción. Una fracción de proteínas del suero también se integraría a la estructura micelar. En tal sentido, sería factible una adición de 5 mmol kg-1 de cloruro o lactato de calcio como modificación tecnológica, debido a que el equilibrio mineral y la estabilidad térmica no se ven afectadossignificativamente a dicha concentración. Se concluyó que los resultados obtenidos a partir de las técnicas fisicoquímicas comúnmente utilizadas en la literatura, están en concordancia con los obtenidos por reometría, demostrando que esta técnica sencilla y rápida permite inferir sobre cambios en el equilibrio mineral y los efectos sobre la estabilidad térmica cuando se utilizan diferentes sales en la fortificación de leches.Fil: Acosta, Nadia Belén. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigación de la Cadena Láctea. - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela. Instituto de Investigación de la Cadena Láctea; ArgentinaFil: Sihufe, Guillermo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Marino, Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Costabel, Luciana Maria. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Investigación de la Cadena Láctea. - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Santa Fe. Estación Experimental Agropecuaria Rafaela. Instituto de Investigación de la Cadena Láctea; ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Olivares, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Use of computational fluid dynamics in the manufacture process of whey protein products

Whey proteins are well known for combining high nutritional value with specific functional properties. In general, they are commercialized as concentrates and isolates that can be different in their functional properties due to variances in milk composition as well as in manufacturing conditions used to obtain those products. Computational fluid dynamics (CFD) is one of the most important technique used to solve the transport phenomena balances. The main advantage of this method is the possibility to obtain a high detailed description of the fluid system without using expensive experimental measurements. CFD is widely used in food science and engineering to study heat and mass transfer, phase change, solid and fluid interactions, and chemical reactions in food processing. As a consequence, the application of CFD to simulate the transport phenomena in several food processing steps (for instance heat treatments, membrane filtration, evaporation, and spray-drying) was documented in literature. For this reason, this chapter is a brief review about the use of CFD as a tool for simulating and optimizing the Industrial manufacture of whey protein products, such as concentrates and isolates.Fil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Engineering aspects of confectionery coatings in baked products

Confectionery coatings are popular for industrial and home applications because they enhance the food aspect, giving texture, gloss, color, and sweet flavor. There is a need to give special attention to the application of this type of coatings in processed foods like baked goods, such as cookies, donuts, cakes, muffins, pastries, etc. An adequate formulation of confectionery coatings is an important variable in the manufacture process, because their composition (especially moisture, fat, and sugar contents) can influence the quality of the final product. In this way, modifications in the lipid profile and the carbohydrate content in the formulations can generate technological problems relating to variations in the drying times, migration of water inside the baked food, and changes in the water sorption properties of the coated product. The response of coated foods to storage conditions will determine their shelf life. Coatings have the potential to protect the core food, but variations in the external temperature and humidity can influence the moisture content and/or water activity of the coating. The film thickness is affected by different coating techniques as well as the rheological behavior of the film-forming fluid. Since the rheological properties influence the film characteristics (thickness, leveling capacity, homogeneity), both measurement and evaluation of these properties are necessary for optimal operation and processing design. In addition, the mathematical modeling of the film formation and deposition during coating processes, taking into account rigorous mass and momentum balances, can be useful to control and predict the thickness and homogeneity of the film. This information can readily satisfy the quality requirements of the final product and decrease the common trial-and-error procedures. For this reason, the present chapter will focus on the analysis of some engineering aspects (formulation, drying and sorption phenomena, rheology, and mathematical modeling of film formation and deposition) of confectionery coatings applied in baked products.Fil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Rheological properties of a comercial food glaze material and their effect on the film thickness obtained by dip coating

Glazing refers to the application of a coating material onto the surface of foods to enhance their shine and appearance. The objective of this work was to analyse the rheological properties of a commercial food glaze material and to study their effect on the film thickness obtained by dip coating. Glazing suspension (83.33% total solids content) was obtained using a commercial powder product. Apparent viscosity was determined (shear rate 0.6-50 s^-1) and yield stress was estimated with a creep test (0.5-10 Pa during 5 s). Experimental data were analysed applying the generalised Herschel -Bulkley model. A comparison between average thickness values obtained by dip coating and using a phenomenological mathematical model was carried out. All determinations were done at 20, 30, 40, and 50 °C. Rheological parameters were obtained with satisfactory root mean squared errors. Good agreement between experimental and theoretical film thickness as affected by temperature was obtained.Fil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); Argentin

Rheological characterization of full-fat and low-fat glaze materials for foods

The objective of this work was to perform the rheological characterization of full-fat and low-fat glaze materials used as film-forming fluids. Glaze materials were elaborated with icing sugar, skim milk    powder, water, and different contents (0, 3, 6, and 9%) of vegetable fat (sunflower oil and soy lecithin) or microparticulated whey protein as fat mimetic. Rotational rheometry, creep tests, and dynamical rheometry were performed. Yield stress was obtained by direct and indirect methods. Steady shear viscosity was analyzed applying the HerscheleBulkley model. Complex moduli were modeled with a power law equation and the application of Cox-Merz rule was considered. Images were obtained by optical microscopy. Average film thickness values were estimated using a mechanistic mathematical model for a dip-coating process during the draining stage. The results indicated that it may be possible to obtain low-fat glaze materials with rheological properties, microstructure, and film thickness-forming capacities similar to full-fat formulations.Fil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Mathematical modelling of a dip-coating process using a generalised newtonian fluid. 2. Model validation and sensitivity analysis

Dip coating is a simple, straightforward, and economical technique used in many food industrial applications. The objective of this work was to validate a mathematical model (presented by the authors in a companion paper as Part 1) of the fluid-dynamic variables in a dip-coating process considering that the film-forming fluid behaves as a generalized Newtonian fluid, with data obtained from literature, and to perform a sensitivity analysis. A validation process was carried out using experimental data of average film thickness of different film-forming fluids (commercial milk chocolate, commercial deep-fat frying batters, glycerol/water solutions, sugar/syrup solutions, glycerine/water solutions, mineral oil, and Carbopol solutions). On the basis of the low errors obtained, predictions were considered satisfactory. An extensive examination of the effect of the main process variables, such as t0, K, n, m, Up, rho, theta and h, on the velocity profile and the characteristics of the local and average film thickness was established.Fil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); Argentin

Mathematical modelling of a dip coating process using a generalised newtonian fluid. 1. Model development

Dip coating consists in the immersion of a substrate into a reservoir containing a film-forming fluid and then the withdrawing from the bath to produce the film. The objective of this work was to develop a mathematical model of the fluiddynamic variables in a dip-coating process, considering that the film-forming fluid behaves as a generalized Newtonian fluid. An analytical and simple mathematical model that relates the main fluid parameters using a generalized Herschel-Bulkley model was proposed. This model was obtained on the basis of rigorous mass and momentum balances applied to a monophasic and nonevaporative system, where the main forces are viscous and gravitational. The parameters that can be estimated are velocity profile, average velocity, flow rate, local thickness, and average thickness of the coating film. Finally, the sufficient conditions for the model were obtained. The experimental validation and sensitivity analysis are presented in a complementary paper as part 2.Fil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química (i); Argentin

Effect of temperature and composition on rheological behaviour and sagging capacity of glaze materials for foods

In this work, the effect of temperature and composition on rheological behaviour and sagging capacity of glaze materials used for food coating applications was studied. Full-fat and low-fat formulations with 0, 3, 6, and 9% of vegetable fat or microparticulated whey protein as fat replacer were prepared. Dynamic and rotational rheometry was performed at 20, 30, 40, and 50 °C. Viscoelastic behaviour was analysed through phase angle, elastic modulus, and viscous modulus. In order to describe the flow behaviour, a concentration-temperature superposition technique was used with the Carreau-Yasuda, Krieger-Dougherty, and Williams-Landel-Ferry models. The theoretical evaluation of the sagging capacity, considered as a possible flow defect that alters the film homogeneity, was carried out. The characteristic viscosity that influences this phenomenon was calculated by estimating the theoretical average film thickness (using a mechanistic mathematical model previously published) and the gravitational shear stress of glaze materials. The obtained results have shown that formulations behaved as viscoelastic fluids as vegetable fat and microparticulated whey protein content increased and temperature decreased. This phenomenon was partially explained by the independence of elastic modulus with temperature, indicating that glaze materials are near the transition region between glassy and rubbery state. Flow curves could be described by the Carreau-Yasuda model; master curves of apparent viscosity data superimposed at different temperatures and compositions were achieved. Formulations with the same values of average film thickness (but higher values of sagging viscosity) could be obtained, indicating less probability for the sagging phenomenon to occur in those samples.Fil: Meza, Barbara Erica del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Peralta, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Zorrilla, Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin