Práctica de secado solar (página 2)

Objetivos:

Esta práctica servirá como herramienta de
entrenamiento
para los estudiantes de ingeniería de Alimentos Tres .
Las experiencias de secado que aquí se presentan son
para  niveles diferentes de temperatura Y
humedad relativa . 

Siguiendo las experiencias de secado propuestas,
serás capaz de:

1- familiarizarte con un secadero solar y con el
proceso de
secado que en él se lleva a cabo.

2- determinar los perfiles de temperatura, contenido de
agua y
velocidad de
secado de productos
diferentes. 

3- analizar la velocidad de pérdida de humedad
del producto como
una función de
su contenido de agua X para determinar si existe un
período de velocidad de secado constante y si el
período de velocidad descendente puede ser dividido en dos
o más regiones con mecanismos de transferencia de materia
aparentemente diferentes.

4- ver el fenómeno de reducción de
volumen que
ocurre en algunos productos durante el proceso de
secado.

5- Modelar las isotermas de adsorción de papa
deshidratada en diferentes condiciones.

El secador
solar

Está integrado por tres partes fundamentales: a)
colector solar de aire caliente; b)
cámara de secado y c) bandejas.

El colector solar tiene como objetivo
básico capturar la energía del sol, de color negro mate
y cubierta con un vidrio de 4 m m
de espesor y transformarla en energía calórica. La
cámara de secado es un sitio cerrado, ubicado en la parte
alta del colector solar y debe ser cubierta con un material buen
conductor de calor y llevar
unos pequeños orificios usados como chimenea que permita
el flujo de aire entre el interior y el exterior. Las bandejas
pueden ser construidas con marcos de madera y
malla, donde va colocado el producto a procesar.

Para realizar nuestra practica y conocer los principios de
secado tendremos como materia prima
la papa con una humedad inicial de 74.02% y un peso inicial
79.68gr.

1. 

2. Flujo de
   Proceso:

   Primer peso jueves 15 1:00 pm

   Humedad relativa calculado por software
   Psychtool

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	32	27	84.78	0.8933	68.3
   T° de aire que ingresa a la cabina.	41	36	134.34	0.9416	71.1
   T° de aire a la salida de cabina.	39	34	121.57	0.9296	70.9

   Segundo peso jueves 2:00 pm

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	31	26	79.9	0.883	67.02
   T° de aire que ingresa a la cabina.	42	37	141.74	0.9436	72.31
   T° de aire a la salida de cabina.	38	33	115.778	0.92421	70.8

   Tercer peso jueves 3 :00 pm

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	30	25	75.707	0.8837	66.6
   T° de aire que ingresa a la cabina.	40	35	126.87	0.9349	70.5
   T° de aire a la salida de cabina.	40	35	126.87	0.9349	70.5

   Cuarto peso viernes 10 :00 am

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	32	27	84.778	0.8933	68.3
   T° de aire que ingresa a la cabina.	40	35	127.37	0.9351	70.5
   T° de aire a la salida de cabina.	39	34	121.57	0.9296	70.9

   Quinto peso viernes 11 :00 am

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	31	26	80.242	0.8885	67.6
   T° de aire que ingresa a la cabina.	42	37	131.384	0.9714	64.1
   T° de aire a la salida de cabina.	41	36	134.182	0.9412	71.4

   Sexto peso viernes 12 :00 m

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	30	25	75.707	0.8837	66.6
   T° de aire que ingresa a la cabina.	39	34	121.323	0.9295	70.7
   T° de aire a la salida de cabina.	38	33	115.525	0.9240	70.6

   Séptimo peso viernes 1 :00
   pm

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	31	26	80.24	0.8885	67.6
   T° de aire que ingresa a la cabina.	41	36	134.182	0.9412	71.4
   T° de aire a la salida de cabina.	41	36	134.182	0.9412	71.4

   Octavo peso viernes 2 :00 pm

   T°C	Bs	Bh	h kj/kg	Vol M3/kg	Humedad relativa %
   T° de ingreso a colector	32	27	84.778	0.8933	68.3
   T° de aire que ingresa a la cabina.	40	35	127.374	0.9351	70.5
   T° de aire a la salida de cabina.	40	35	127.374	0.9351	70.5

3. Características del aire
4. Características del
   producto:

• Humedad de la materia prima:

P1= 9.97

P2=2.59

Ų= 74.02%

• Humedad del producto seco:

P1=1.38

P2=1.24

Ų= 10.14%

• Dimensiones:

Bandeja 1 = 18 rodajas

Bandeja 2 = 48 rodajas

Diámetro 1 = 4.8 cm.

Diámetro 2 = 7 cm

• Área expuesta por rodaja:

0.003619m2

• Espesor

E = 1 mm.

• Sensoriales de materia prima :

• Sensoriales Producto seco :

• Densidad del material seco

Peso = 7.17gr

Vol = 10 ml

∫= 7.17/10 gr/ml =
717kg/m3

• Peso unidad a secar = 4.44gr
• Peso total =79.68gr

1. Características del
   equipo:

• Área del colector de
  energía

A = a + 2b + c +d + e

a = l x h = 52.5cm. x 20cm. = 1050cm2
= 0.105m2

2 b = ((m+n)/2) x h = ((96 + 89)/2) x 20cm =
1850cm2 = 0.185m2 =
0.37m2

c = l x m = 96cm. x 525.5cm. = 5040cm2
= 0.504m2

d = n x l = 89cm. x 52.5cm. =
4672.5cm2 = 0.4372m2

e = l x r = 52.5cm. x 21.93cm =
1151.325cm2 = 0.1151m2

• Área de cabina de secado

A = 2a + b + c + d + e

2a = ((h + l)/2) x m = ((148.8 + 92)/2) x 41cm =
4936.4 cm2 = 2 x 0.49364m2 =
0.98728m2

b = h x r = 148.8cm x 60cm = 8928cm2 =
0.8928m2

c = l x r = 125cm x 60cm = 7500cm2 =
0.75m2

d = s x r = 45cm x 60cm = 2700cm2 =
0.27m2

• Área de cada bandeja

A = b x h = 35.6cm x 56.6cm =
2011.4cm2 = 0.2011m2

• # de bandejas

2

• volumen del aire en el espacio de
  calentamiento

VEC = V – v

V = hxmxl = 18.5cm x 96cm x 50.5cm =
89688cm3 = 0.0896m3

v =(h x s x l)/2 = (18.5cm x 8cm x 50.5cm)/2 =
3737cm3 = 0.003737m3

VEC = 0.0896m3 –
0.003737m3 =0.08586m3

• volumen del aire en el espacio de
  secado

VES = V – v

V = h x m x r = 146.4cm x 35.6cm x 56.5cm =
294468.96cm3 =0.2944m3

V = (p x m x r)/2 = (21.4cm x 35.6cm x 56.5cm)/2
= 21521.98cm3 =0.02152m3

VES = 0.2944m3 –
0.02152m3 = 0.27288m3

• eficiencia de secado

(0.0796kg/ 7h )*100= 1.14 %

1. Descripción del secado

Materiales

• Secadero Solar de bandejas
• material a ensayar papa
• balanza digital
• diagrama psicrométrico
• tablas de vapor de agua.

Descripción:

El secador solar

Está integrado por tres partes fundamentales: a)
colector solar de aire caliente; b) cámara de secado y c)
bandejas.

El colector solar tiene como objetivo básico
capturar la energía del sol, de color negro mate y
cubierta con un vidrio de 4 m m de espesor y transformarla en
energía calórica. La cámara de secado es un
sitio cerrado, ubicado en la parte alta del colector solar y debe
ser cubierta con un material buen conductor de calor y llevar
unos pequeños orificios usados como chimenea que permita
el flujo de aire entre el interior y el exterior. Las bandejas
pueden ser construidas con marcos de madera y malla, donde va
colocado el producto a procesar.

Cuadro N° 1:

Cuadro N° 2:

Materia seca =
0.01114kg

1. 

   

   

   

2. Gráficas de
   secado
3. Resultados del
   secado

• 7 Horas son necesarias para secar papa de 74.12% de
  humedad hasta 10.14% de humedad.
• Tiempo necesario por cada Kg.

Temperatura de aire caliente

T° B.S = 40.62 °C

T° B.H = 35.62 °C

• Tiempo de secado en las 3 zonas
• Zona de Calentamiento

θ = 2 h.

• Zona constante

θ = 0.3278 h.

• Cual es la temperatura de secado
  constante.

T° B.S = 39.5 °C

T° B.H = 34.5 °C

• Cual es la velocidad de secado en zona
  constante. 2.23426 Kg Agua/hm ) (Promedio)
• Calor necesario para el secado

Masa = 0.0079 Kg

Cp= 3.98Kj/Kg°C

Q=0.079Kg * 3.98Kj/Kg°C (39.5-28)

Q= 3.646Kj

Q de evaporación:

λ(39.5)
=2408.2 Kj/Kg

0.07968kg*(0.7412)= 0.05897kg Agua

0.07968kg-0.05897kg= 0.02071

0.02071Kg * (0.1014)= 0.05897

0.05897-0.05897= 0.03798 KgMat seca

Qe=
λ(39.5)
=2408.2 Kj/Kg*0.03798 KgMat seca

Qe= 914634 Kj

Qt= 95.11033Kj

• Velocidad de secado constante.

2.61 (Kg Agua/h m)

1. Anexos

OBJETIVOS

Modelar las isotermas de adsorción de papa
deshidratada en diferentes condiciones.

• Valor de monocapa del producto seco

• Cálculo de humedad en equilibrio
  (M)

Hallando los valores
de la gráfica de adsorcion

b = 0.02

µ = 1.84

µ = b (
c-1)

84. = 0.02(c-1)

c = 93

Ecuación de B.E.T

Siendo la ecuación de la
recta

Y = 0.0773X + 0.02

1. Conclusiones

  a partir de los resultados obtenidos se pueden
indicar las siguientes conclusiones:

• La temperatura del aire de secado es el
  parámetro de mayor flexibilidad en un sistema de
  secado a altas temperaturas e influye significativamente en la
  tasa y la eficiencia de
  secado y en la calidad del
  producto final. Un aumento de dicha temperatura significa un
  menor consumo de
  energía por unidad de agua evaporada y una mayor tasa de
  secado.
• El contenido de humedad inicial también
  influye en la tasa de secado. Cuanto más elevado sea el
  contenido de humedad de un producto, mayor será la
  candidad de agua evaporada por unidad de
  energía
• Con elevados contenidos de humedad, las fuerzas de
  adsorción de la estructura
  celular del material sobre las moléculas de agua, son
  menores que cuando el contenido de humedad del producto es
  más bajo. En consecuencia, se utiliza un mayor
  porcentaje de energía disponible para evaporar la
  humedad contenida en los granos más secos.
• El conocimiento
  de las isotermas de adsorción de alimentos es de gran
  importancia para el desarrollo
  en la industria
  alimenticia, ya que brindan información útil para la
  optimización del proceso de secado y el diseño de secaderos, la selección del material de
  empaquetamiento, la predicción de la vida útil
  del producto y de la evolución en el contenido de humedad
  durante el almacenamiento.
• Uno de los parámetros más importantes
  en alimentos deshidratados es la condición de equilibrio
  que determina el límite del proceso, siendo este una
  parte importante del gradiente que provoca el movimiento
  del agua.
• La actividad del agua es un factor determinante en el
  estudio de la estabilidad de los alimentos secos, donde
  ésta última se define como la relación
  entre la presión
  de vapor de agua del alimento y la presión de vapor del
  agua liquida pura a la misma temperatura.
• Las isotermas de adsorción muestran la
  relación entre la actividad del agua (aw) y la humedad
  de equilibrio (Xe) contenida en un producto alimenticio, a una
  temperatura y presión constante.
• Los valores de
  la monocapa para la mayor parte de los alimentos se halla en el
  intervalo de 3 a 10 gramos de agua por cada 100 gramos de
  sustancia seca . Una vez que se completa  la monocapa, la
  actividad del agua aumenta bruscamente frente a un aumento en
  el contenido de humedad

1. Bibliografía:

AGUADO J., CALLES J.A., CAÑIZARES P., LOPEZ B.,
SANTOS A. & SERRANO D.2002. Ingeniería de la Industria
Alimentaría: Volumen III, Operaciones de
Conservación de Alimentos. Editorial Síntesis
S.A., Madrid,
España.

BARBOSA-CANOVAS G. & VEGA-MERCADO H. 2000.
Deshidratación de Alimentos. Editorial Acribia, Zaragoza,
España.

Autor:

Rosa del Milagro Gavelan Zuloeta

Ubicación: CHICLAYO –
PERÚ

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENERÍA QUÍIMICA E INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS