Secado IndirectoPrctica IV

1) OBJETIVOSGeneral Secar naranja empleando el mtodo de secado indirecto y comprender el mecanismo del mismo

Especficos Generar curvas de secado correspondientes al proceso de secado de la naranja. Estudiar la viabilidad del procedimiento de secado indirecto durante el tiempo de operacin de la prctica. Evaluar las prdidas de calor en el proceso

2) INTRODUCCINEl secado entendido como operacin unitaria es la remocin de humedad de un slido por suministro de energa trmica. Existen diversas variantes segn haga la disposicin del material a secar y del medio secante, la operacin puede ser continua (en la que sobresale el secado rotatorio) o por lotes (secado en bandejas), ya sea continua o por lotes se tiene que para que la operacin se clasifique como secado indirecto el medio de secado no debe hacer contacto con el material a secar, de otro modo el secado ser directo.Para esta sesin de laboratorio se trabaj secado indirecto, en el cual se emple vapor saturado como agente de secado, la presin dentro del equipo fue mantenida por debajo de la presin atmosfrica con el fin de facilitar la remocin de la humedad del slido, esto debido a que el calor de vaporizacin se hace menor, tambin ofrece la ventaja de evitar que el slido presente daos en su estructura por exposicin a altas temperatura.

3) PREPARACIN DE LA PRCTICA

Para el inicio de la prctica hizo la preparacin de los siguientes elementos

a) Secador: el secador ajust para la prctica llevndolo a la temperatura de 72C con un flujo intermitente de vapor, durante el desarrollo de la prctica se hizo necesario controlar manualmente dicho flujo para evitar que la temperatura interior fuera inferior y afectara as la operacin de secado.Una vez ajustada la temperatura y cargado el slido el sistema era llevado a presin de vaco, la presin que se empleo fue 14 In Hg, esto con el fin de asegurar poder remover toda la humedad posible durante la operacin 4) RESULTADOS OBTENIDOS Y DISCUSINPara la operacin de secado se ajustaron las siguientes condiciones iniciales para desarrollar la prctica

Tabla 1. condiciones iniciales para la operacin del secado indirectoMasa inicial de naranja [kg]1,936

rea de la bandejas [m2][footnoteRef:1] [1: Para la determinacin del rea total de secado se asumi que esta correspondi al rea de las bandejas, las cuales fueron hechas en papel aluminio con dimensiones iguales a las del secador (32 cm x 45cm), el rea total empleado fue el de las dos bandejas de las que se dispuso para realizar la operacin ]

0,144

Nmero de bandejas 2

rea total de secado [m2] 0,288

Temperatura interior del secador [C]72

Presin al interior del secador [in Hg]14

Condiciones del vapor empleado Saturado a 72C

Una vez hecho el montaje se procedi a hacer el reporte de datos de volumen de humedad condensada contra tiempo, estos datos se recogen en la

Tabla 2. datos humedad tiempo para el secado indirecto de naranjaTiempo [min]VOLUMEN DE HUMEDAD [mL]

0-

10-

1450

2090

26130

29,3140

35,3170

40,3190

45,3210

50220

55250

60270

67295

70305

75,55320

80335

85350

90360

96385

100400

105,5420

110430

115450

120460

125480

130490

135510

140520

146530

150540

A partir de estos datos se pudo construir la curva de humedad del solido contra tiempo, esto considerando el balance de materia para la operacin

Donde XF es la humedad alcanzada por el slido despus del tiempo de prueba.

-r es la densidad de la humedad condensada a la temperatura (28C)-V es el volumen de humedad recolectada [m3]-Ms es la masa de slido seco, la cual se determin pesando el slido secado por 24 horas a 72 C en mufla.-X0 la cual se determin por diferencia entre la masa de slido seco y la masa inicial de muestra hmeda.

Tabla 3. datos de condiciones finales para clculo de humedadMasa de slido seco [kg]0,8977

Densidad de la humedad [kg/m3]996,19

A partir de estos valores se tiene que la humedad inicial del slido a secar es:

Con este valor y el valor de la densidad se construy la tabla de humedad contra tiempo.

Tabla 4. humedad en el slido contra tiempoTiempo [min]Humedad [kg /kg ss]

0-

10-

141,102

201,057

261,013

29,31,002

35,30,969

40,30,946

45,30,924

500,913

550,880

600,858

670,830

700,819

75,550,802

800,786

850,769

900,758

960,730

1000,713

105,50,691

1100,680

1150,658

1200,647

1250,625

1300,614

1350,591

1400,580

1460,569

1500,558

Despus de realizar esta tabla es posible obtener la curva de humedad contra tiempo

Figura 1. Curva de humedad tiempo para el secado de naranja a 72C y 14 in hgFigura 2. curva de cintica de secado normalizada para la naranja a las condiciones de operacin.

Con esta curva es posible obtener la curva de la cintica de secado, el flux se calcula a travs de la siguiente expresin

Donde N es el flux de humedad Ms es la masa de slido secoAs es el rea de secado

El valor de la derivada se intent obtener cocientes de diferencias entre los valores de humedad y tiempo los resultados no fueron adecuados, esto puede ser debido a que los deltas de tiempo son demasiado grandes comparados con los cambios en la humedad del slido, entonces el mtodo empleado para la determinacin del flux fue hallar una expresin para la humedad contra el tiempo empleando una regresin del tipo lineal obteniendo la siguiente expresin

El valor del coeficiente de correlacin muestra que es aceptable esta expresin para relacionar la humedad y el tiempo

En la figura 2 se observa en la curva de cintica normalizada[footnoteRef:2] que los datos estn dispersos en las cercanas del valor de flux calculado con la regresin de datos, hay datos que se alejan de forma significativa de la curva calculada principalmente en la zona donde la operacin comenzaba, esto se explica debido a que la operacin de secado tarda en alcanzar el estado estable en la zona de flux constante, tambin porque los primeros valores de humedad estn ms dispersos debido a que sus valores fueron ms bajos y los intervalos de tiempo en que fueron obtenidos fueron mayores. [2: La normalizacin se hizo respecto al flux obtenido por la regresin de datos ]

Respecto del aspecto del slido se tiene que el color del solido cambi en considerable, pas de un color naranja (en algunas naranjas se tena un color verdoso), a un color amarillo ms plido general en todo el slido, tambin se tuvo que en las bandejas al remover las naranjas hubo presencia de zonas manchadas, lo que indica que posiblemente se quem en la parte inferior, una clara seal de que la temperatura elegida fue demasiado alta, llevndola a un valor inferior se puede garantizar una buena operacin de secado sin descomponer el producto

5) CONCLUSIONESSe pudo secar de forma exitosa naranja empleando vapor saturado como agente de secado, la curva de humedad contra tiempo y la cintica de secado muestran que toda la operacin se desarroll sobre la zona de flux constante, ya que el tiempo de secado no fue el adecuado para para salir de dicha zona, se obtuvo el valor numrico de flux y se determin en que sector de la zona de secado se present mayores desviaciones respecto del valor del flux calculado Se present al final algo de decoloracin en las naranjas, lo que indica que 72C se puede presentar como una temperatura muy alta para realizar una operacin adecuada y preservar el slido, una temperatura ms adecuada para la operacin puede oscilar en 50C

6) BIBLIOGRAFAColima, M. L. (2010). Deshidratacin de alimentos . Trillas.Foust, A. S. (1997). Principios de Operaciones de Separaciones unitarias. Mxico D.F: CECSA.Geankoplis, C. J. (1998). Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Mxico D.F: Editorial Continental S.A.Treybal, R. E. (s.f.). Operaciones de Transferencia de Masa (Segunda ed.). McGraw-Hill.