Final Deshidratacion (Damian)

8/6/2019 Final Deshidratacion (Damian)

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PROBLEMAS PROPUESTOS DE DESHIDRATACION

Ibarz(P. Propuestos)

Problema N 1.La temperatura en un almacn es de 30C, siendo 12C la temperatura de roco del airecontenido en dicho almacn. Calcular:a).- La humedad relativa que poseer el aire si se enfra hasta 16C.

b).- La cantidad de agua que se eliminar de 570 m 3 de aire con las condicionesindicadas, si se enfra hasta 2C.

SOLUCIONDATOS:ALMACEN

T = 30 C Tr = 12 C

CALCULAR:a ) H.R si se enfra hasta 16 C

b) Cantidad de agua eliminada en 570 m^3 de aire si se enfria hasta 12C.


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( )o Kgaire

humedoairem x

xV

sec873.0

1023.10130310314.8

180087.0

9.281

3

3

3

=

+=

Ahora:

oairede Kg humedoairem

oairedekg humedo Airem sec653.873.0

sec1570 33 =

AGUA ELIMINADA:aguade Kg

oairede Kg aguade Kg

oairede Kg 294sec

)0042.00087.0(sec653 =

Respuestaaaaaaaa


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Problema N 2: En un secador se eliminan 100 kg/h de agua de un material hmedo, utilizando una

corriente de aire que se encuentra a 24C y posee una humedad absoluta de 0,01 kg agua/kg aire seco. Este aire se calienta hasta una temperatura de 69C antes deintroducirlo en el secador. A la salida del secador existe un termmetro que marca una

temperatura seca de 54C y una hmeda de 38C. a).- Determinar el consumo de aire.b).- A la entrada del secador el agua contenida en el material se halla a 24C, mientrasque el vapor que abandona dicho secador se encuentra a 54C. Calcular el caudal decalor que se debe suministrar al secador. Determinar, asimismo, el flujo de calor que

se debe suministrar al precalentador.

SOLUCION DATOSEn un secador se eliminan kg/h de aguaAire : Te=24 C ; X = 0.01 Kg agua /Kg a.sAire de entrada: El aire se calienta a 69 C.Aire de salida : Ts = 54 C y T H = 38C.

Calcular:a) Consumo de aire.b) Calor suministrado al secador

Flujo de calor suministrado al precalentador.

QC QS ES

T

w 1 w 2 w 3

11 X T 22 X T 33 X T SS T

PRECALENTADOR SECADERO


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Balance msico del secador:( )

( )

( ) ( )( )h

humedoaire Kg X www

humedoairedeCaudal

hoaire Kg oaire Kg agua Kg hevaporada Kgagua

w

ador del ol alooairedecaudaw

hevaporadaagua Kg X X w

73,367201.0136.36361

:

/sec36.3636sec/01.00375.0/100

.secargsec

/100

2,

21

,

,

23,

=+=+==

=

=

=

=

Balance energtico en el secador:

( )( ) ( )( )( )( )

KW h KJ xQ

Q

humedoairedel Entalpai

ador el encalor deCaudal Q

C T iwT CpwiwQ

O

S

O

G

S

O

G AGUA AGUAG s

2.54/1094.1

5.15136.3636()2418.410042.9536.3636

.

.sec

0;..

5

3,

2,

==

=++

==

==++

Balance energtico en el calentador

( )

( )( )

KW h

KJ Q

kg KJ Q

calentador el encalor del Caudal Q

humedoairedel Entalpai

iiwQ

C

o

C

o

O

C

G

GGC

O

5.46167490

/16749036.4942.9536.3636

.

12

,

==

==

=

==

3 .0 R. Paul Singh 12.4(propuesto)Se usa un secadero de tunel en contracorriente para secar rodajas de manzana desdeuna humedad inicial de 70%hasta una humedad final de 5% (ambas en base humedad).


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El aire caliente entra a 100C con una humedad del 1% y bsale del secadero a 50C .Clcular la cantidad de aire necesario para secar 100Kg/h de producto si sutemperatura a lo largo del secadero es 20C y el calor especfico del slido es2.2KJ/Kg.C. Calcular tambien la humedad relativa del aire a la salidad el aire.

SOLUCION: DATOS Humedad inicial, KgsolidosOkgH w /33.23.0/7.0 21 == Humedad final; KgsolidosOkgH w /0526.095.0/05.0 21 == Aire de entrada al secadero= 100C y 1%de humedad relativa. Aire de salida del secadero= 50C y x%de humedad relativaT del producto=20C

METODO: Balance Global de Agua

2112. wmW mwmW m po

a

o

p

o

a

o

+=+ ..(1) Donde:

)sec/(:

)../(:

)/sec(:

)/sec(:

o Kgsolidokgagua productodel humedaad w

s Kga Kgdeaguaairedel humedad W

ho solidode Kg productodel masicocaudal m

ho Kgairemsicocaudal mo

p

a

o

2112. wW m

mwW

mo

m

p

o

o

a

p

a

o

+

=+

(2)

s Kgao KgH W

skgaokgH W

./027.0

./006.0

22

21

=

=


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Reemplazamos en Ec. (2):

kgsolidos s Kga

m

m

m

m

mo

m

p

o

o

a

p

o

o

a

p

a

o

.2984.2

0526.0006.023.2027.0.

=

+

=+

4. En una deshidratacin osmtica de rodajas cilndricas de papayas de 1.5 cm. dealto,

2 cm. de dimetro, debe sumergirla en los agentes edulcorantes a temperaturacontrolada, con agitacin constante. Se realizo la determinacin de humedad y

slidos solubles a los 15, 30, 45, 60, 180, 300 minutos y 24horas. Se determino el contenido de humedad por el mtodo de la estufa hasta peso constante.

Determinar los slidos solubles con el refractmetro manual a 20C.Determinar la acidez inicial y expresarla en % de cido ctrico.


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Determinar el PH inicial de la muestra.

a) Evaluar la ganancia de slidos y prdida de agua durante la deshidratacinosmtica de la papaya.

b) Determinar la difusividad media efectiva del soluto en la fase lquida de la papaya.

% DE ACIDEZ PH0.05937471 5.64

++

=

=2

22

022

0 4)12(exp

)12(18

Lt

Dii X X

X X ef

ie

et

Donde:Xt = Humedad media en el tiempo (t)Xe = Humedad de equilibrio.Xo = Humedad inicial-Def = Difusividad efectiva.t = tiempo.

t Del r

Y **12

128.11

+=

Donde:r: Radio del cilindro.l: Altura del cilindro.De: Difusividad efectiva.

t. Tiempo.Y: Fuerza impulsora.

Determinar la De para cada tiempo.

DATOS GENERALESOBTENIDOS:

PESO DE CILINDROS DE PAPAYA(Promedio) = 2.1558 g

CILINDROS DE PAPAYA: LARGO =1.5 cm; DIAMETRO = 2 cm

TITULACIN= 9ml de Agua + 1 ml de Muestra + 3 Gotas de Fenolftaleina- Gasto NaOH = 0.2 ml; 0.1 N- Acid. Predom.:ACIDO CITRICO: Factor = 0.045


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Determinar la De media.

El De media es = 8.2851 x10-11

Expresar los resultados en cuadros y comparar con revisin de literatura.

HORA TIEMPOPESO

PLACA

PESOPLACA +

MUESTRAINICIAL

PESOMUESTRAINICIAL

PESOPLACA +

MUESTRAFINAL

BRIX

(%)HUMEDAD

gr. DeHumedad

% DESOLIDOS

gr. DeMateria

Seca11.22

am0

minutos43.860

2 46.284 2.4238 44.1074 789.8011387

1 2.176610.1988612

9 0.247211.37

am15

minutos50.441

152.197096

9 1.7559969 50.6775 14.586.5375616

6 1.519596913.4624383

4 0.236411.52

am30

minutos 32.093 33.8874 1.7944 32.3545 14.885.4268836

4 1.532914.5731163

6 0.261512.07

am45

minutos47.298

7 49.087 1.7883 47.5976 16.583.2858021

6 1.489416.7141978

4 0.298912.22

am60

minutos52.333

5 54.0632 1.7297 52.6384 16.882.3726657

8 1.424817.6273342

2 0.304912.52

am90

minutos48.513

3 50.0615 1.5482 48.7896 18 79.1534691.22545400

7 20.846531 0.32274599302.22 pm

180minutos

49.0372 50.323 1.2858 49.3749 21

73.73619536 0.9481

26.26380464 0.3377

04.22 pm

300minutos 41.079 42.4025 1.3235 41.4602 25

71.19758217 0.9423

28.80241783 0.3812

11.22am 24 horas

47.5421 48.6606 1.1185 48.0838 42

51.56906571 0.5768

48.43093429 0.5417

DATOS OBTENIDOS DE PERDIDA DE AGUA Y GANANCIA DESOLUTOS

WL (%) GS (%)

HORA TIEMPO

BRIX

YFUERZA

IMPULSORA De11.22 am 0 minutos 7 1 -11.37 am 15 minutos 14.5 0.825581395 1.80789 x 10- 10

11.52 am 30 minutos 14.8 0.818604651 9.77706 x10- 11

12.07 am 45 minutos 16.5 0.779069767 9.66886 x10- 11

12.22 am 60 minutos 16.8 0.772093023 7.71687 x10- 11

12.52 am 90 minutos 18 0.744186047 6.48162 x10- 11

02.22 pm 180 minutos 21 0.674418605 5.24957 x10- 11

04.22 pm 300 minutos 25 0.581395349 5.20672 x10- 11

11.22 am 24 horas 42 0.186046512 4.10123 x10- 11


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PERDIDA DEAGUA

GANACIA DESOLUTOS

- 030.47606953 -0.50097411629.85898539 0.66332683931.8767978 2.3981816534.8733652 2.676500603

44.12032656 3.50431361656.98580606 4.19797754957.25484771 6.21578996274.20911063 13.66082197

5. Una bandeja de 60x60 cm y 3 cm de profundidad contiene un producto granular hmedo que se desea secar con una corriente de aire. La corriente de aire es caliente y


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14/21

( )( ) s Kga

m P M

RT X P M

RT V

AGUA Aire .9898.0

165273082.0

1802.0

9.281

..

..1

3

=+

+=+=

DENSIDAD DEL AIRE:

( )3

3 /031.1

.9898.0

.02.011m Kg

s Kgahumedoairem

s Kgado Kgairehume

V X =

+=+=

DENSIDAD DEL FLUYJO DEL AIRE(G):

( ) ( )

( )

( )

( )

( )( )( )( )( )

( )hagua Kg

mmh

Kg A R R

AGUA DEL N EVAPORACIO DE TOTALVELOCIDADmh

Kg T T h R

T T h A

q Rc

RcSECADO DE VELOCIDAD

C mW

h

GhhCONVECCION DE E COEFICIENT

sm Kg

V G

T

W

H

W

H

W

066.136.0*.

96.2*

:.

96.210004.2423

5.3265360035.61)(.

)(

.4.61186.632.14

32.14)(

.186.66*031.1*

22

2

28.0

8.0

2

=

==

===

==

==

=

===

6. Tesis optimizacin por el mtodo superficie respuesta en la deshidratacinosmtica del esprrago verde(Asparragus oficinales).

En una investigacin de optimizacin por el mtodo superficie respuesta,la humedad final y la ganancia de slidos en la deshidratacin osmtica

de esprrago utilizando como variables de trabajo el agente Deshidratante a (NaCl), T, Tiempo de inmersin, velocidad de agitacin


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Y relacin solucion producto. Datos:experimentos

t(s) Pinicial(g) Pfinal(g)0 1,02 1,0215 1,02 0,930 1,02 0,8845 1,02 0,8560 1,02 0,8290 1,02 0,81

120 1,02 0,83150 1,02 0,8180 1,02 0,79240 1,02 0,76300 1,02 0,74360 1,02 0,71

SOLUCION

Valores obtegidos de humedad final, ganacia de solido(GS) y perdida deagua.

t(s) Pinicial(g) Pfinal(g) M.S(G) Hfinal(%) G.S(%) Perdidaagua(%) 0 1,02 1,02 0,0728 92,72 0 0

15 1,02 0,9 0,101 88,78 2,8 13 30 1,02 0,88 0,116 86,82 4,3 16 45 1,02 0,85 0,122 85,65 4,9 20 60 1,02 0,82 0,132 83,9 5,9 24 90 1,02 0,81 0,147 81,85 7,4 26

120 1,02 0,83 0,158 80,96 8,5 26 150 1,02 0,8 0,166 79,25 9,3 29 180 1,02 0,79 0,189 76,08 11,6 33 240 1,02 0,76 0,197 74,08 12,4 36 300 1,02 0,74 0,212 71,35 13,9 40 360 1,02 0,71 0,221 68,87 14,8 44


16/21

0

10

20

30

40

50

0 100 200 300 400

TIEMPO

%Serie1

Serie2

productodel inicial mas aMot ent iempoaguadeConteni do Et

iniacial aguacont Eo

Mo Et Eo

WL

=

=

.:

.:

)(100(%)


17/21

( )

inicial amasamso

t tiempoel enamasaMst Mo

MoMt SG

sec:

.sec:

1100(%)

=

Determinacin del coeficiente de difusin :Con el modelo de Azuara fueron obtenidos valores de difusividad efectiva

para el agua y la ganancia de slidos. Se determino la cintica de perdida de agua a travs del modelote estemodelo para geometra esferica.

SE LINEALIZA LA ECUACION DE AZUARA:

T(s) difusividad(m^2/s) Difusividad(ss)0 0,00E+00 0900 7,58E-10 4,08E-10

1800 1,03E-09 6,27E-102700 1,12E-09 7,44E-103600 1,11747-09 8,05E-105400 1,05E-09 8,40E-107200 9,62E-10 8,26E-109000 8,76E-10 7,92E-10

10800 7,99E-10 7,52E-1014400 6,76E-10 6,72E-1018000 5,83E-10 6,03E-1021600 5,12E-10 5,44E-10

0,00E+00

2,00E-10

4,00E-10

6,00E-10

8,00E-10

1,00E-09

1,20E-09

0 10000 20000 30000

TIEMPO

D I F U S I V I D A D ( A G U A )

Serie1


18/21


19/21


20/21

Y = t/ %WL

A = 1/ S 1(%WL )

B = 1/ %W L

t = X

El valor de WL es el encontrado segn aplicacin del modelo matemtico, se

representar como:modWL

d. Determinacin de la fraccin de prdida de agua segn resultados

experimentales (expWL )

Se obtuvo la curva que exprese la relacin %WL con el tiempo, utilizando en

este caso todos los tiempos, hasta completar las 24 horas. Se obtuvieron las

curvas para cada repeticin.

Por el desarrollo de regresin no lineal se obtuvo los coeficientes y la ecuacin

que ms se ajuste a la curva encontrada. As mismo se encontr el factor de

correccin para el tiempo y el WL .

El valor demodWL ser el que result de remplazar el tiempo corregido en la

ecuacin encontrada. El resultado final tambin fue corregido.

g. Determinacin de la difusividad efectiva (Def) media

A partir de la ecuacin para la difusividad efectiva al tiempo t, para placa

infinita segn Azuara et al (1992).


21/21

2

exp

mod

1

1t

WLWL

LS1LS

4t

)(Def

+=

Donde L = Dimensin caracterstica supuesto constante (sin encogimiento),

equivalente a A/2 = 0,05 m

Se aplic la ecuacin ajustada para las caractersticas de un cubo en cada tiempo

hasta completar las 2 horas. El clculo se hizo para cada repeticin del punto

ptimo.

32

exp

mod

1

31

3

1t

WLWL

LS1LS

4t

)(Def

+=

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