Diseño y simulación de un autoclave para la esterilización de alimentos enlatados
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Date
2022
Directors
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Publisher
Quevedo-Ecuador
Abstract
El proyecto de investigación se basa en el diseño y simulación de un autoclave para la esterilización de alimentos enlatados. Se seleccionó un autoclave con sistema discontinuo ya que son los más utilizados por la industria alimenticia. El diseño del recipiente a presión se realizó bajo el criterio del código ASME Sección VIII División 1, el cual brinda información necesaria para el cálculo de la presión de diseño, espesor óptimo, materiales, esfuerzos máximos, eficiencia de soldadura. Se seleccionó un acero inoxidable AISI 304 para evitar la corrosión con un esfuerzo máximo admisible de 107000 kPa (15519 psi), tal como lo indica el código ASME Sección II Parte D. Se determinó que la presión de operación es de 15 psi, mientras que la presión de diseño es de 45 psi. Obteniendo un espesor de 5 mm para el cuerpo cilíndrico y cabeza del autoclave. A través del software SolidWorks, se modeló la autoclave para posterior a ello realizar la simulación computacional con el uso del software ANSYS DISCOVERY LIVE, en ella se agregan las propiedades físicas del fluido a la entrada y salida del recipiente a presión, permitiendo observar el comportamiento del fluido y la transferencia de calor por convección entre el vapor y las latas al interior del autoclave, con el fin de analizar la distribución correcta, temperatura y presión del vapor de acuerdo a los tiempos establecidos para cada etapa del proceso de esterilización. Obteniendo resultados favorables en la simulación multifísica.
Description
The research project is based on the design and simulation of an autoclave for the sterilization of canned foods. An autoclave with discontinuous system was selected since they are the most used in the food industry. The design of the pressure vessel was carried out under the criteria of the ASME Section VIII Division 1 code, which provides the necessary information for the calculation of the design pressure, optimum thickness, materials, maximum stresses, welding efficiency. AISI 304 stainless steel was selected to avoid corrosion with a maximum allowable stress of 107000 kPa (15519 psi), as indicated in the ASME Section II Part D code. The operating pressure was determined to be 15 psi, while the design pressure is 45 psi. Obtaining a thickness of 5 mm for the cylindrical body and head of the autoclave. Through the SolidWorks software, the autoclave was modeled to perform the computational simulation with the use of the ANSYS DISCOVERY LIVE software, in which the physical properties of the fluid at the inlet and outlet of the pressure vessel are added, allowing to observe the behavior of the fluid and the heat transfer by convection between the steam and the cans inside the autoclave, in order to analyze the correct distribution, temperature and pressure of the steam according to the established times for each stage of the sterilization process. Obtaining favorable results in the multiphysics simulation.
Keywords
Autoclave, Enlatado de alimentos, Esterilizado comercial, Simulación computacional
Citation
Moreta Tasinchano, Kelvin Jefferson. (2022). Diseño y simulación de un autoclave para la esterilización de alimentos enlatados. Quevedo. UTEQ. 154 p.