4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los valores de la temperatura de ebullición, tanto de la solución de 65°Brix como la de

80°Brix, se comparan con respecto a la temperatura de saturación de vapor de agua

correspondiente a la misma presión a través de la regla empírica de Dühring y se

observa la diferencia la elevación del punto ebulloscópico de la solución que ambas

presentan a conforme se muestra en la Figura 1.

60.00 65.00 70.00 75.00 80.00 85.00 90.00 95.00 100.00 105.0050

60

70

80

90

100

110

80 Brix 65ºBrix T sat (de Tablas) (°C)

T° Ebullición del Agua

T°

Ebu

llic

ión

de la

sol

ucio

nes

Figura 1 Temperatura de ebullición de una solución de 65°Brix y de una solución de 80°Brix en

comparación con la temperatura de saturación del vapor de agua a distintas presiones.

Existen muchos factores que afectan a la evaporación de un líquido, uno de las más

importantes es la concentración del líquido, ya que no solo determina la elevación del

punto de ebullición sino también la capacidad calorífica de la solución (Franco, 2006).

Se puede observar en la figura 1, se observa que la solución de 80°Brix presenta

mayores puntos de ebullición que la solución de 65°Brix a una determinada presión.

Ello debido a que cuando se disuelve un soluto no volátil, en un solvente, la presión de

vapor del solvente decrece y el punto de ebullición aumenta, pues se requiere más

energía para que la solución, alcance una presión de vapor igual a la presión del sistema.

Es decir, la solución de 80°Brix al tener mayor cantidad de solutos, requiere mayor

energía y por tanto mayor temperatura de ebullición para la evaporación del solvente.

Para disoluciones concentradas, que no se comportan idealmente, la predicción del

punto de ebullición se puede realizar mediante la Regla de Dühring, según la cual el

punto de ebullición de un líquido o de una disolución es una función lineal del punto de

ebullición del disolvente puro, normalmente el agua, a la misma presión (Ibarz &

Barbosa-Cánovas, 2011).

La presión de operación determina el punto de ebullición a trabajar y por ende la

temperatura. Si se disminuye la presión del sistema la temperatura de ebullición

disminuirá (Geankoplis, 1998). Como se observa en la figura 1, las curvas obtenidas,

presentan una tendencia lineal y poseen pendiente positiva, pudiendo apreciarse mejor

en la curva de la temperatura de ebullición obtenida para la solución de 65°Brix. Ello

indica que a medida que aumenta la temperatura de saturación, es decir la presión

absoluta del proceso es mayor, la temperatura de ebullición de cada solución también es

mayor.

Se observó formación de espuma en la solución de 80°Brix que al momento de

calentarla a bajas presiones, debido a que el gas atrapado en la solución al estar

expuesto a una presión de vacío, es arrastrado por el vapor que se está produciendo y se

escapa por la parte superior. Se debe evitar la formación de espuma ya que esta produce

perdidas de material (Geankoplis, 1998) y además puede ser perjudicial para los

equipos (Franco, 2006). Para el control del problema a nivel industrial, en los equipos se

utilizan agitadores.

Al aplicar la expresión general dada por Ibarz (2005) que permite el cálculo del

aumento ebulloscópico, el cual se aplica para soluciones ideales, se muestra en la tabla 1

y tabla 2. Por otro lado, se puede observar en dichas tablas los valores de la elevación

del punto de ebullición para cada caso que se calcularon según la correlación empírica

para soluciones azucaradas de Crapiste y Lozano (1988).

Tabla 1. Valores de EPE obtenidos experimentalmente y por medio de expresiones matemáticas para la solución de

65°Brix.

65°BrixPresión Absoluta

(bar)EPE (°C)

EPE (Expresión General)

EPE (Crapiste y Lozano)

0.41325 2.2677 1.3099 0.50130.45325 3.4743 1.3684 0.50770.51325 3.5154 1.4663 0.51630.61325 4.5804 1.6349 0.52900.71325 4.0888 1.7910 0.54000.81325 5.2190 1.9325 0.5497

0.91325 4.4896 2.0649 0.55841.01325 4.5223 2.1946 0.5664

Tabla 2. Valores de EPE obtenidos experimentalmente y por medio de expresiones matemáticas para la solución de

80°Brix.

80°BrixPresión Absoluta

(bar)EPE (°C)

EPE (Expresión General)

EPE (Capriste y Lozano)

0.81325 4.0190 2.9955 1.24650.91325 5.9896 3.2020 1.26631.01325 7.5223 3.4043 1.2843

Como se aprecia en las tablas anteriores, ambos métodos arrojan valores diferentes. En

este caso, los valores obtenidos por el método general se acercan más a los valores

experimentales. Sin embargo los obtenidos por la correlación empírica para soluciones

con sacarosa tienden a ser más constantes, estos datos fueron calculados en función a la

presión del medio y a la concentración de la solución, y por su parte la ecuación general

hace uso de la temperatura de saturación del agua y del porcentaje de agua en la

solución. En una un investigación hecha por Siche et al. (2012), se determinó el

aumento ebulloscópico en jugo de caña con distintos valores de grados Brix, en donde

se observa que la variación del punto ebulloscópico obtenidos experimentalmente

difieren al compararlos con los valores obtenidos por las ecuaciones de la bibliografía,

siendo la ecuación de Crapiste y Lozano la que arrojó valores más aproximados a los

reales. Cabe mencionar que un factor que influencia en que la Elevación del Punto

Ebulloscópico difiera en cada caso, es que las ecuaciones establecidas en la bibliografía

predicen soluciones ideales y, como se mencionó anteriormente, las soluciones

concentradas no se comportan como soluciones ideales.

Asimismo, Angulo et al. (2013) comparó la elevación de los puntos ebulloscópicos

experimentales tanto en leche de cabra como en leche de vaca con diferentes grados

Brix a distintas presiones y comparó dichos valores con la ecuación general. En ese

estudio se obtuvieron valores de EPE calculados similares a los obtenidos

experimentalmente. Lo que indica que dicha expresión es efectiva al calcular valores de

elevación del punto de ebullición de soluciones de sacarosa con altas concentraciones,

debido a que los resultados arrojados son cercanos a los reales.

Es importante poder contar con otras técnicas, como por ejemplo un sistema

automatizado que capté la temperatura de ebullición de la solución cuando esta se

vuelve constante durante un momento del proceso, ya que el método utilizado es

subjetivo, poco eficiente y esta propenso a un mayor error.

5. CONCLUSIONES

- Se estudió el efecto de la presión en la temperatura de ebullición de soluciones de

sacarosa de 65°Brix y 80°Brix, calculando la elevación del punto ebulloscópico en

cada caso.

- Se graficaron mediante la regla de Dühring, las curvas correspondientes a las

temperaturas de ebullición tanto de la solución de 65°Brix como la de 80°Brix y se

comparó con la curva correspondiente a la temperatura de saturación del agua pura.

- Se comparó la elevación del punto ebulloscópico de cada solución a diferentes

presiones con los valores obtenidos mediante una expresión general dada por Ibarz y

mediante una ecuación empírica de Crapiste y Lozano. Siendo la primera, la que

arrojó cifras más cercanos a las obtenidas experimentalmente.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Angulo, R.; Beltrán, P.; Fernández, G.; Fuentes, R.; Leyva, C.; Pardo, F. 2013.

Efecto de concentración de sólidos en la temperatura de ebullición de la leche de

cabra y vaca. Agroindustrial Science, III(2), pp. 101-106.

Franco, J., 2006. Diseño de un Simulador por Computadora de Procesos de

Evaporación en una linea de Evaporadores de múltiple efecto., Guatemala: s.n.

Geankoplis, C., 1998. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Tercera ed.

México: Compañía Editorial Continental, S.A.

Ibarz, A. & Barbosa-Cánovas, G., 2011. Operaciones unitarias en la Ingeniería de

Alimentos, Madrid-México: Mundi-Prensa.

Siche, R., Armas, V., Lezama, R. & Iparraguirre, R., 2012. Aumento ebulloscópico

de extracto de jugo de yacón (Smallanthus sonchifolius) y determinación de

gráficas de Dühring.. Agroindustrial Science, II(2), pp. 146-152.