SECADORES (1)

LABORATORIO DE OPERACIONES

Profesor:

Castillo Williams

Alumnos:

Avila Gonzales Carlos

Carbajal Vega Pamela

Paredes Nonato Lars

Nuevo Chimbote – Perú2015

UNIVERSIDAD

NACIONAL DEL SANTA

EAPI. Agroindustrial

INTRODUCCIÓN

En general, el secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de

agua u otro líquido de un material sólido con el fin de reducir el contenido de

líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es habitualmente la

etapa final de una serie de operaciones y, con frecuencia, el producto que se

extrae de un secadero pasa a empaquetado. El agua u otros líquidos pueden

separarse de sólidos mecánicamente mediante prensas o centrífugas, o bien

térmicamente mediante evaporación. Este capítulo versa sobre el secado por

vaporización térmica.

Generalmente eliminar líquidos por métodos mecánicos es más barato que por

métodos térmicos, y por esta razón es aconsejable reducir el contenido de líquido

en lo posible antes de operar en secadero térmico. El contenido de líquido de una

sustancia seca varía de un producto a otro.

Desde tiempos antiguos y hasta nuestros días, el secado de plantas medicinales,

granos y carnes ha sido una práctica habitual de conservación en el campo para

asegurar la disponibilidad de los productos alimenticios y medicinales durante todo

el año. Hoy en día el secado de vegetales y carne no tiene solamente una función

de auto-abastecimiento como antes, sino que ofrecen una alternativa productiva y

comercial para el mercado nacional e internacional. Los habitantes de los países

industrializados quieren consumir cada vez más productos naturales y sanos,

entre los cuales se encuentran también frutas secas, charque ecológico y plantas

medicinales y aromáticas y el Paraguay tiene un gran potencial aún no explotado

para satisfacer esta demanda creciente.

Por un lado, existen para muchos productos perecederos excedentes temporarios

en épocas de cosecha, que generan millonarias pérdidas para los productores y

por otro lado, nuestro país dispone de una oferta abundante de radiación solar

para ser aprovechada a fines energéticos, entre otros para la deshidratación de

estos excedentes.

EVALUACION REOLÓGICA DE FLUIDOS

OBJETIVOS

Los objetivos que se pretenden conseguir en la realización de esta práctica de

laboratorio son:

- Obtener leche en polvo a partir de leche evaporada o leche entera

utilizando la operación unitaria de secado por atomización.

- Conocer la operación de secado por atomización y algunas de las variables

que influyen en las características del producto final.

- Realizar balances de materia y energía para encontrar las eficiencias

térmicas y de evaporación del sistema.

laboratorio de operaciones 3


MARCO TEÓRICO

SECADO DE ALIMENTOS

El secado es un método de conservación de alimentos consistente en extraer el

agua de estos, lo que inhibe la proliferación de microorganismos y dificulta la

putrefacción. El secado de alimentos mediante el sol y el viento para evitar su

deterioro ha sido practicado desde la antigüedad. El agua suele eliminarse por

evaporación (secado al aire, al sol, ahumado o al viento) pero, en el caso de la

liofilización, los alimentos se congelan en primer lugar y luego se elimina el agua

por sublimación.

Secadores de Bandejas

El secador de bandejas, o secador de anaqueles, consiste en un gabinete, de

tamaño suficientemente grande para alojar los materiales a secar, en el cual se

hace correr suficiente cantidad de aire caliente y seco. En general, el aire es

calentado por vapor, pero no saturado, de modo que pueda arrastrar suficiente

agua para un secado eficiente.

Es necesario hacer notar una situación interesante de optimización de secadores.

En este caso, cuando se calienta el aire con vapor, debe tomarse en cuenta varios

aspectos, si nos situamos en la carta psicométrica, el aire a utilizar, debe poseer

una temperatura de bulbo húmedo alta, una entalpía alta, pero una humedad

relativa baja. Puesto, que la operación de secado, como cualquier operación de

transferencia, depende del tiempo de contacto interfacial (el cual no varía

notablemente en este tipo de secador debido a la variación de la velocidad del

aire), el área de contacto interfacial (que para nuestro caso requerimos que sean

sólidos en terrones, o granos, para aumentar esta relación), el gradiente de

temperatura y de humedad y la resistencia. En general, en este tipo de secadores,

las variables que pueden fijarse o variarse son los gradientes, he allí la



importancia que el aire no entre frío ni húmedo, puesto que esto minimiza el

gradiente y elimina la eficiencia del secador.

Esto último es cierto para todos los tipos de secadores, no obstante, es más

marcado en este tipo de secador, puesto que en los siguientes, las otras variables

no son tan rigurosamente fijas.

Secadores indirectos al vacío con anaqueles

Este tipo de secador, es un secador por lotes, que funciona de manera similar al

secador de bandejas. Este secador está formado por un gabinete de hierro con

puertas herméticas, de modo que se trabaje al vacío. Los anaqueles están vacíos

dónde se colocan las bandejas con los materiales húmedos. En términos

generales, se trabaja con aire calentado con vapor. Esto no es siempre cierto,

pues es posible utilizar agua caliente, para operaciones a temperaturas

suficientemente bajas.

Cabe recordar, que este tipo de secadores, puede ser utilizado para el secado de

materias termolábiles, como lo son algunos materiales biológicos y en ocasiones

los farmacéuticos, aunque el secado de estos no es tan común.

La conducción de calor en este tipo de secadores es por radiación desde las

paredes metálicas del secador. La humedad extraída del material es recogida por

un condensador dispuesto en el interior.3

Secadores continuos de túnel

Este tipo de secador está formado por un túnel, por el cual pasan bandejas o

carretillas con el material a secar, dentro del túnel, se hace fluir, generalmente a

contracorriente, aire caliente, el cual sirve para secar los sólidos. Este tipo de

secador es típico de la industria alimenticia.

A diferencia de los secadores de bandejas, en este caso, el área superficial, no es

tan importante, debido a que la velocidad del aire y el tiempo de estadía dentro del



secador pueden variar en un rango muy amplio, por ende, estos secadores son

muy utilizados para materiales grandes.

Secadores Rotatorios

En general, un secador rotatorio consta de un cilindro hueco que gira sobre su eje,

con una ligera inclinación, para permitir el desliz de los sólidos a secar hacia la

boca de salida. Se alimentan por la boca de entrada y por la boca de salida se

alimenta el gas caliente, que habrá de secar a contracorriente el sólido que se

desliza despacio hacia la salida, a medida que se va secando.

El método de calentamiento es por contacto indirecto a través de la pared del

cilindro que se calienta por el paso de los gases. Las partículas atraviesan una

sección relativamente corta, a medida que se deslizan, mientras su humedad

disminuye de la misma manera en que descienden. Evitar y revisar el

estancamiento.

Secadores de tambor rotatorio

Consta de un tambor de metal calentado, como se observa en la figura 3, en las

paredes se evapora el líquido, mientras una cuchilla metálica, raspa lentamente el

sólido, para que descienda por el tambor, hasta la salida.

Este tipo de secadores son típicos del trabajo con pastas, suspensiones, y

soluciones. El tambor resulta como un híbrido entre un secador y un evaporador.

Secadores por aspersión

En este tipo de secador, se atomiza una suspensión líquida, la cual es recibida por

una corriente a contraflujo de aire caliente que evapora el líquido, de modo que

caen las partículas sólidas que se separan de la corriente de gas, por no ser

volátiles. Las cámaras para este efecto deben ser suficientemente grandes, para



que el tiempo de contacto interfacial sea suficiente. La aspersión se hace por

medio de toberas o difusores de alta velocidad.

-



MATERIALES Y EQUIPOS

A. Materiales

B.Equipos


MANZANA CUCHILLO DEPOSITOS

BALANZA SECADOR


RESULTADOS

RESULTADOS DE HUMEDAD

Tiempo(horas)

HUMEDAD(%)

0.0 93.070.5 82.881.0 70.611.5 56.152.0 41.282.5 30.863.0 27.353.5 26.404.0 26.004.5 21.945.0 18.63

OBTENCION DEL PESO TOTAL EN DIFERENTES TIEMPOS CONOCIENDO

EL PESO INICIAL A SECAR

MEDIANTE REGLA DE TRES:

Tiempo 0:

2.82 kg 93.07%

Tiempo y h:

X kg z%

Tiempo(horas)

Humedad(%)

Peso total(kg)

0.0 93.07 2.820.5 82.88 2.511.0 70.61 2.141.5 56.15 1.702.0 41.28 1.252.5 30.86 0.933.0 27.35 0.833.5 26.40 0.804.0 26.00 0.794.5 21.94 0.665.0 18.63 0.56 (Ideal)



GRAFICANDO PERDIDA DE PESO VS TIEMPO:

Comentario: “Del tiempo 0 al tiempo 2.5 horas aproximadamente se puede

apreciar que el sólido pierde peso rápidamente debido a que se elimina el

agua libre que se encuentra en su composición; mientras que a partir del

tiempo 2.5 al tiempo de 5 horas se aprecia que la pérdida de peso se vuelve

lenta; esto es, debido a que se comienza a eliminar el agua ligada y

fuertemente ligada al sólido; lo que ocasiona que no se pierda peso con

facilidad.”

OBTENCION DE Yt (kg de agua/ kg de solido seco)

Peso de sólido seco después de 5h: 0.5 kg (real).

Fórmula:

Y t=Peso total enun tiempo determinado−peso final del solidoseco

Peso final del solidoseco



Reemplazando en la tabla:

Tiempo(horas)

Humedad(%)

Peso total(kg)

Yt(kg/kg)

0.0 93.07 2.82 4.640.5 82.88 2.51 4.021.0 70.61 2.14 3.281.5 56.15 1.70 2.402.0 41.28 1.25 1.502.5 30.86 0.93 0.873.0 27.35 0.83 0.663.5 26.40 0.80 0.604.0 26.00 0.79 0.584.5 21.94 0.66 0.335.0 18.63 0.56 0.13

CALCULANDO EL Yt medio tenemos:

Tiempo(horas)

Humedad(%)

Peso total(kg)

Yt(kg/kg)

Yt medio

0.0 93.07 2.82 4.64 4.330.5 82.88 2.51 4.02 3.651.0 70.61 2.14 3.28 2.841.5 56.15 1.70 2.40 1.952.0 41.28 1.25 1.50 1.192.5 30.86 0.93 0.87 0.763.0 27.35 0.83 0.66 0.633.5 26.40 0.80 0.60 0.594.0 26.00 0.79 0.58 0.454.5 21.94 0.66 0.33 0.235.0 18.63 0.56 0.13

CALCULANDO LA VELOCIDAD DE SECADO:

Formula:

R=

−wSA

∗dY

dT

Donde:



Ws=Peso del solido seco=0.5 kg

A= Area de la superficie que se está secando=0.9801 m2

Reemplazando datos en la tabla:

Tiempo(horas)

Humedad(%)

Peso total(kg)

Yt(kg/kg)

Yt medioR

(kg/h*m²)

0.0 93.07 2.82 4.64 4.33 0.630.5 82.88 2.51 4.02 3.65 0.761.0 70.6 2.14 3.28 2.84 0.891.5 56.15 1.70 2.40 1.95 0.922.0 41.28 1.25 1.50 1.19 0.642.5 30.86 0.93 0.87 0.76 0.223.0 27.35 0.83 0.66 0.63 0.063.5 26.40 0.80 0.60 0.59 0.024.0 26.00 0.79 0.58 0.45 0.254.5 21.94 0.66 0.33 0.23 0.205.0 18.63 0.56 0.13

GRAFICA DE VELOCIDAD DE SECADO VS YT MEDIO:



Comentario: “Del Yt 0 al Yt 2.5 aproximadamente se puede apreciar que la

velocidad de secado es el periodo decreciente, es decir; sigue un

comportamiento lineal; mientras que a partir del Yt 2.5 al Yt de 2.8

aproximadamente se aprecia que la velocidad de secado se vuelve

constante siguiendo un comportamiento lineal de la misma manera; y a

partir del Yt 2.8 hacia 4.5 aproximadamente representa el inicio de secado

de un material frio”.

RESULTADOS DE LA GRAFICA:

Se puede mencionar lo siguiente:

Velocidad de secado para el periodo antecrítico:

W= 0.92 kg/h*m2

Humedad crítica:

Xc=1.95 kg de agua/ kg de sólido seco

Humedad de equilibrio:

X*=0.49 kg de agua/ kg de solido seco

Humedad libre en el punto crítico:

1.95-0.49= 1.46 kg de agua/ kg de solido seco

BALANCE DE MATERIA:


Cáscara500 gramos

500 gramos

18.63 % H

M.P.

Agua

2819.02 gramos

93.07 % H

M.P.S.S

Agua

3289.76 gramos

Materia Prima

SECADOLAVADO,

TROZEADOCENTRIFUGADO


PRIMERA ETAPA:

BALANCE GENERAL

Materia Prima Húmeda=Materia Prima Semi Seca+ Cáscara

Materia Prima + Agua = Materia Prima Semi Seca+ Cáscara

3289.76 gramos + Agua= 2819.02 gramos + 500 gramos

Agua= 29.26 gramos=29.26 ml

B. DE AGUA EN EL CENTRIFUGADO:

M.P * Humedad = M.P * Humedad

(3289.76-500)* Humedad= 2819.02*0.9307

Humedad= 0.9405 = 94.05 %

SEGUNDA ETAPA:

BALANCE GENERAL

Materia Prima Semi Seca=Materia Prima Seca+ Agua eliminada

2819.02= 500 gramos+Agua

Agua eliminada= 2319.02 gramos.



DISCUSIONES

El secado consiste generalmente en la eliminación de humedad de una sustancia

por evaporación del agua de la superficie del producto, traspasándola al aire

circundante. La rapidez de este proceso depende del aire (la velocidad con la que

éste circule alrededor del producto, su grado de sequedad, etc.), y de las

características del producto (composición, contenido de humedad, tamaño de las

partículas, etc.). El secado es un proceso en el que se intercambian calor y masa.

Incluye una operación energética elemental y representa una de las acciones

térmicas básicas en la industria de procesos y agro-alimentaria. El secado o

deshidratación se usa como técnica de preservación, pues muchas enzimas y

microorganismos que causan cambios químicos en los alimentos y otros

materiales, no pueden crecer y desarrollarse en ausencia de agua. (Zielinska B.,

2007).

El contenido de humedad de un producto puede expresarse sobre la base del

peso húmedo, es decir la masa de agua por unidad de masa de producto húmedo.

Otra manera de expresar el contenido de humedad es en base al peso seco, es

decir la masa de agua por unidad de masa de componentes sólidos desecados. La

humedad de los sólidos se puede determinar por distintos procedimientos. Los

métodos directos se basan en eliminar el agua que contiene el sólido y determinar

la cantidad por pesada o por medios químicos. (Lacey, R. Payne, F., 1994).

Durante el periodo de secado constante la superficie del solido está muy mojada y

sobre ella hay una película de agua continua, eta capa de agua es agua no

combinada y actúa como si el sólido no estuviera presente. La velocidad de

evaporación con las condiciones establecidas para el proceso, es independiente

del sólido y esencialmente igual a la velocidad que tendría una superficie líquida

pura. Sin embargo, las ondulaciones y hendiduras en la superficie del sólido

ayudan a obtener una velocidad más alta de la que tendría una superficie

completamente plana. Si el sólido es poroso, la mayor parte del agua que se



evapora durante el periodo de velocidad constante proviene de su interior.

(Mangesh, G. et.al., 2007, Fernando, S. et.al., 2007, George, S. et.al., 2007).

Davidson (1985) escribe que por una serie de experimentos, Mostafa (1977)

encontró que cuando se incrementa el diámetro de la particula de 106 a 2247 um

en partículas que tienden a perder humedad rápidamente, se produce un aumento

en la velocidad de secado. Por otro lado también menciona que el tiempo

requerido para remover una cantidad específica de humedad en partículas con

una resistencia interna alta, es cuadrado del diámetro de la partícula,

En el periodo de velocidad decreciente el efecto de la transferencia de calor y por

lo tanto el efecto de la velocidad del aire, disminuye a medida que avanza el

secado y el resultado no es fácilmente previsible. También debe hacerse notar que

para pequeñas velocidades del aire, cobran importancia las corrientes convectivas

y en este caso no es fácil predecir el coeficiente verdadero, ni en el periodo de

velocidad constante.



CONCLUSIONES

Se logró medir la humedad cada 30 minutos y a partir de estos datos

logramos construir nuestra curva.

Realizamos un balance de materia de nuestro producto para saber cuánto

peso de puede perder mediante el secado.

Mediante los datos obtenidos se puede determinar la velocidad de secado

de la manzana en el secador por bandejas.

BIBLIOGRAFÍA

- Zielinska B. (2007) Viscosidad de un líquido o fluido, presentación

disponible en .http://www.seed.slb.com/qa2/index.cfm.

- Castillo, M., Borregales, C., Sánchez, M. D. “Influencia de la pectina sobre

las propiedades Reológicas del Yogurt”. Revista de la Facultad de Farmacia

Vol. 46 (2) 2004 Venezuela, 2004.

- (Hernández, 2003).

- (Molina, 2009).

- (Wu et al., 2009)

- (Harwalkar y Kaláb, 1986).


SECADORES (1)

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