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Universidad de Pamplona
Pamplona - Norte de Santander - Colombia
Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 - Fax: 5682750 - www.unipamplona.edu.co
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA Una Universidad incluyente y comprometida con el
desarrollo integral
1 de 12
INFORME DE LABORATORIO
PRCTICA 2
DETERMINACIN DE CURVA DE SECADO DE LA PAPA
David lvarez Castro, Maydeyi Castaeda Barrera.
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
2015
RESUMEN
Durante la prctica se determin la masa de solido seco (mufla) y la prdida de peso (termobalanza) de la papa blanca para los clculos de humedad y velocidad de secado mediante calentamiento a una temperatura de 105C suficiente para que el agua presente se pierda por evaporacin. Se pudo observar que la papa blanca presento un porcentaje de prdida de peso en el proceso de transferencia de masa de 76.6565% corroborando los datos de literatura encontrados de un 79.8 % con un porcentaje de erros de 3.939% debido a las diferencia de masas de +-0.0043 gramos para la determinacin de masada de solido seco y humedad.
PALABRAS CLAVES
Secado, humedad, velocidad de secado, masa de solido seco, prdida de peso.
INTRODUCCIN
Secado se refiere a la eliminacin de
agua de los materiales de proceso y de
otras sustancias. El trmino secado se
usa tambin con referencia a la
eliminacin de otros lquidos orgnicos,
como benceno o disolventes orgnicos,
de los materiales slidos. En general, el
secado significa la remocin de
cantidades de agua relativamente
pequeas de cierto material. La
evaporacin se refiere a la eliminacin de
cantidades de agua bastante grandes;
adems, ah el agua se elimina en forma
de vapor a su punto de ebullicin. En el
secado, el agua casi siempre se elimina
en forma de vapor con. El contenido de
humedad del producto seco final varia,
ya que depende del tipo del producto. La
sal seca contiene 0.5% de agua, el
carbn un 4% y muchos productos
alimenticios, aproximadamente 5%. El
secado suele ser la etapa final de los
procesos antes del empaque y permite
que muchos materiales, como los
jabones en polvo y los colorantes, sean
ms adecuados para su manejo. El
secado o deshidratacin de materiales
biolgicos (en especial los alimentos), se
usa tambin como tcnica de
preservacin. Los microorganismos que
provocan la descomposicin de los
alimentos no pueden crecer y
multiplicarse en ausencia de agua.
Adems, muchas de las enzimas que
causan los cambios qumicos en
alimentos y otros materiales biolgicos
no pueden funcionar sin agua. Los
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microorganismos dejan de ser activos
cuando el contenido de agua se reduce
por debajo del 10% en peso. Sin
embargo, generalmente es necesario
reducir este contenido de humedad por
debajo del 5% en peso en los alimentos,
para preservar su sabor y su valor
nutritivo. Los alimentos secos pueden
almacenarse durante periodos bastante
largos.[1]
Mtodos de secado
Los mtodos de secado son los ms
comunes para valorar el contenido de
humedad en los alimentos; se calcula el
porcentaje en agua por la perdida en
peso debida a su eliminacin por
calentamiento bajo condiciones
normalizadas. Aunque estos mtodos
dan buenos resultados que pueden
interpretarse sobre bases de
comparacin, es preciso tener presente
que a) algunas veces es difcil eliminar
por secado toda la humedad presente; b)
a cierta temperatura el alimento es
susceptible de descomponerse, con lo
que se volatilizan otras sustancias
adems de agua, y c) tambin pueden
perderse otras materias voltiles aparte
de agua. (Kirk et al, 1996)
Mtodo por secado de estufa
La determinacin de secado en estufa se
basa en la prdida de peso de la muestra
por evaporacin del agua. Para esto se
requiere que la muestra sea
trmicamente estable y que no contenga
una cantidad significativa de compuestos
voltiles. El principio operacional del
mtodo de determinacin de humedad
utilizando estufa y balanza analtica,
incluye la preparacin de la muestra,
pesado, secado, enfriado y pesado
nuevamente de la muestra. (Nollet,
1996).
Mtodo por secado en estufa de vaco
Se basa en el principio fisicoqumico que
relaciona la presin de vapor con la
presin del sistema a una temperatura
dada. Si se abate la presin del sistema,
se abate la presin de vapor y
necesariamente se reduce su punto de
ebullicin. Si se sustrae aire de una
estufa por medio de vaco se incrementa
la velocidad del secado.
Mtodo de secado en termobalanza
Este mtodo se basa en evaporar de
manera continua la humedad de la
muestra y el registro continuo de la
prdida de peso, hasta que la muestra se
site a peso constante. El error de
pesada en este mtodo se minimiza
cuando la muestra no se expone
constantemente al ambiente (Nollet,
1996).[2]
PARTE EXPERIMENTAL Materiales y Equipos Se utiliz una termobalanza precisa XM 60 (105C), balanza analtica KERN 770 Y Mufla Materia Prima Papa blanca sin cascara PROCEDIMIENTO Determinacin De Masa Del Solido Seco en la mufla
Tarado de las cpsulas de
porcelana: Se introdujo en la
mufla la cpsula de porcelana
limpia durante una hora. A
continuacin se extrajo y se
enfro en un desecador durante
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20 minutos. Finalmente se pes
en la balanza analtica.
Se adiciono la muestra a la
capsula y se llev a la mufla
pasadas 5 horas se extrajo y se
enfri en el desecador por 20
minutos y posteriormente se pes
en la balanza analtica.
Pasados 2 horas ms se extrajo y
se enfri en el desecador por 20
minutos y posteriormente se pes
en la balanza analtica y se
observ que no variaba el peso.
Determinacin del contenido de
humedad en la termobalanza
la muestra se llev a la
termobalanza y se determin la
prdida de peso en intervalos de
30 segundos hasta peso
constante de la muestra.
ANLISIS DE RESULTADOS
Tabla # 1 Determinacin De Masa Del Solido Seco en la mufla
PESO CRISOL VACIO(Kg)
PESO CRISOL + MUESTRA (5 hrs)
PESO CRISOL + MUESTRA (7 hrs)
Mss(Kg)
0.016001 0.017005 0.017005 0.001004
Para el clculo de humedad (x) y velocidad de secado(R) se utilizaron las siguientes ecuaciones
Humedad(X):
Donde W= peso del solido hmedo en Kg Ws= peso del solido seco en Kg
Velocidad de secado (R):
A: 0.001m2 (superficie hmeda sobre la cual sopla l y gas y a travs de la cual tiene lugar el secado)
Tabla # 2
m. solido (Kg)
tiempo (hr)
X(Kg agua/Kg solido seco)
dX dt R
0,004301 0 3,283864542 -0,417330677 0,04166667 10,056
0,003882 0,04166667 2,866533865 -0,051792829 0,00833333 6,24
0,00383 0,05 2,814741036 -0,049800797 0,00833333 6
0,00378 0,05833333 2,764940239 -0,046812749 0,00833333 5,64
0,003733 0,06666667 2,71812749 -0,050796813 0,00833333 6,12
0,003682 0,075 2,667330677 -0,046812749 0,00833333 5,64
0,003635 0,08333333 2,620517928 -0,049800797 0,00833333 6
0,003585 0,09166667 2,570717131 -0,049800797 0,00833333 6
0,003535 0,1 2,520916335 -0,042828685 0,00833333 5,16
0,003492 0,10833333 2,478087649 -0,043824701 0,00833333 5,28
0,003448 0,11666667 2,434262948 -0,045816733 0,00833333 5,52
0,003402 0,125 2,388446215 -0,045816733 0,00833333 5,52
0,003356 0,13333333 2,342629482 -0,044820717 0,00833333 5,4
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0,003311 0,14166667 2,297808765 -0,043824701 0,00833333 5,28
0,003267 0,15 2,253984064 -0,046812749 0,00833333 5,64
0,00322 0,15833333 2,207171315 -0,042828685 0,00833333 5,16
0,003177 0,16666667 2,164342629 -0,128486056 0,025 5,16
0,003048 0,19166667 2,035856574 -0,125498008 0,025 5,04
0,002922 0,21666667 1,910358566 -0,041832669 0,00833333 5,04
0,00288 0,225 1,868525896 -0,038844622 0,00833333 4,68
0,002841 0,23333333 1,829681275 -0,040836653 0,00833333 4,92
0,0028 0,24166667 1,788844622 -0,038844622 0,00833333 4,68
0,002761 0,25 1,75 -0,038844622 0,00833333 4,68
0,002722 0,25833333 1,711155378 -0,038844622 0,00833333 4,68
0,002683 0,26666667 1,672310757 -0,040836653 0,00833333 4,92
0,002642 0,275 1,631474104 -0,035856574 0,00833333 4,32
0,002606 0,28333333 1,59561753 -0,03685259 0,00833333 4,44
0,002569 0,29166667 1,55876494 -0,035657371 0,00833333 4,296
0,0025332 0,3 1,52310757 -0,038047809 0,00833333 4,584
0,002495 0,30833333 1,485059761 -0,034860558 0,00833333 4,2
0,00246 0,31666667 1,450199203 -0,070717131 0,01666667 4,26
0,002389 0,33333333 1,379482072 -0,103585657 0,025 4,16
0,002285 0,35833333 1,275896414 -0,099601594 0,025 4
0,002185 0,38333333 1,176294821 -0,034860558 0,00833333 4,2
0,00215 0,39166667 1,141434263 -0,032868526 0,00833333 3,96
0,002117 0,4 1,108565737 -0,030876494 0,00833333 3,72
0,002086 0,40833333 1,077689243 -0,027888446 0,00833333 3,36
0,002058 0,41666667 1,049800797 -0,030876494 0,00833333 3,72
0,002027 0,425 1,018924303 -0,030876494 0,00833333 3,72
0,001996 0,43333333 0,988047809 -0,030876494 0,00833333 3,72
0,001965 0,44166667 0,957171315 -0,02689243 0,00833333 3,24
0,001938 0,45 0,930278884 -0,028884462 0,00833333 3,48
0,001909 0,45833333 0,901394422 -0,029880478 0,00833333 3,6
0,001879 0,46666667 0,871513944 -0,027888446 0,00833333 3,36
0,001851 0,475 0,843625498 -0,027888446 0,00833333 3,36
0,001823 0,48333333 0,815737052 -0,028884462 0,00833333 3,48
0,001794 0,49166667 0,78685259 -0,023904382 0,00833333 2,88
0,00177 0,5 0,762948207 -0,02689243 0,00833333 3,24
0,001743 0,50833333 0,736055777 -0,02689243 0,00833333 3,24
0,001716 0,51666667 0,709163347 -0,024900398 0,00833333 3
0,001691 0,525 0,684262948 -0,025896414 0,00833333 3,12
0,001665 0,53333333 0,658366534 -0,024900398 0,00833333 3
0,00164 0,54166667 0,633466135 -0,024900398 0,00833333 3
0,001615 0,55 0,608565737 -0,022908367 0,00833333 2,76
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0,001592 0,55833333 0,585657371 -0,023904382 0,00833333 2,88
0,001568 0,56666667 0,561752988 -0,022908367 0,00833333 2,76
0,001545 0,575 0,538844622 -0,022908367 0,00833333 2,76
0,001522 0,58333333 0,515936255 -0,021912351 0,00833333 2,64
0,0015 0,59166667 0,494023904 -0,021912351 0,00833333 2,64
0,001478 0,6 0,472111554 -0,020916335 0,00833333 2,52
0,001457 0,60833333 0,451195219 -0,020916335 0,00833333 2,52
0,001436 0,61666667 0,430278884 -0,020916335 0,00833333 2,52
0,001415 0,625 0,40936255 -0,018924303 0,00833333 2,28
0,001396 0,63333333 0,390438247 -0,017928287 0,00833333 2,16
0,001378 0,64166667 0,37250996 -0,018924303 0,00833333 2,28
0,001359 0,65 0,353585657 -0,016932271 0,00833333 2,04
0,001342 0,65833333 0,336653386 -0,016932271 0,00833333 2,04
0,001325 0,66666667 0,319721116 -0,017928287 0,00833333 2,16
0,001307 0,675 0,301792829 -0,012948207 0,00833333 1,56
0,001294 0,68333333 0,288844622 -0,014940239 0,00833333 1,8
0,001279 0,69166667 0,273904382 -0,013944223 0,00833333 1,68
0,001265 0,7 0,259960159 -0,012948207 0,00833333 1,56
0,001252 0,70833333 0,247011952 -0,011952191 0,00833333 1,44
0,00124 0,71666667 0,235059761 -0,010956175 0,00833333 1,32
0,001229 0,725 0,224103586 -0,011952191 0,00833333 1,44
0,001217 0,73333333 0,212151394 -0,009960159 0,00833333 1,2
0,001207 0,74166667 0,202191235 -0,008964143 0,00833333 1,08
0,001198 0,75 0,193227092 -0,008964143 0,00833333 1,08
0,001189 0,75833333 0,184262948 -0,007968127 0,00833333 0,96
0,001181 0,76666667 0,176294821 -0,007968127 0,00833333 0,96
0,001173 0,775 0,168326693 -0,007968127 0,00833333 0,96
0,001165 0,78333333 0,160358566 -0,007968127 0,00833333 0,96
0,001157 0,79166667 0,152390438 -0,006972112 0,00833333 0,84
0,00115 0,8 0,145418327 -0,005976096 0,00833333 0,72
0,001144 0,80833333 0,139442231 -0,005976096 0,00833333 0,72
0,001138 0,81666667 0,133466135 -0,005976096 0,00833333 0,72
0,001132 0,825 0,12749004 -0,005976096 0,00833333 0,72
0,001126 0,83333333 0,121513944 -0,00498008 0,00833333 0,6
0,001121 0,84166667 0,116533865 -0,00498008 0,00833333 0,6
0,001116 0,85 0,111553785 -0,00498008 0,00833333 0,6
0,001111 0,85833333 0,106573705 -0,003984064 0,00833333 0,48
0,001107 0,86666667 0,102589641 -0,003984064 0,00833333 0,48
0,001103 0,875 0,098605578 -0,003984064 0,00833333 0,48
0,001099 0,88333333 0,094621514 -0,003984064 0,00833333 0,48
0,001095 0,89166667 0,09063745 -0,003984064 0,00833333 0,48
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0,001091 0,9 0,086653386 -0,002988048 0,00833333 0,36
0,001088 0,90833333 0,083665339 -0,002988048 0,00833333 0,36
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LAB DE SECADO.xlsx
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La evolucin de transferencia de masa con el tiempo se determin con la siguiente ecuacin de prdida de peso
De la literatura sabemos el porcentaje de prdida de peso es 79.8 %
Durante el proceso de secado de la papa, debida al carcter biolgico e higroscpico de esta, se presentan diferentes mecanismos de transferencia de masa y calor en las diferentes etapas de secado. En la primera etapa, las condiciones del aire controlan la rapidez de evacuacin de la humedad, y en la segunda, la estructura del material. La interaccin del material con el medio secante es acoplada por una capa, llamada capa lmite la cual cambia dependiendo de las variables del proceso, y los mecanismos de transporte en el material son complejos, lo que da
origen a los diferentes periodos de secado.[3] Empezando en el tiempo cero, el contenido inicial de humedad de 3,283864542 Kg agua/Kg solido seco corresponde al punto A. durante el periodo AB, que corresponde al periodo de ajuste inicial donde el contenido de humedad es de 2.866553865 Kg agua/Kg solido seco, observando una disminucin de humedad de 0.417310677 Kg agua/Kg solido seco debido a que la papa est a una temperatura inferior a la temperatura final, aumenta su velocidad de secado porque la temperatura superficial aumenta hasta su valor final . Al llegar al punto B la temperatura alcanza su valor de equilibrio. En el periodo BC no se present un periodo de rapidez constante porque es un medio poroso y la velocidad de aire evita la aparicin de este, debido a la reduccin de la capa limite, adems de que la rapidez de la evaporacin del agua no es igual al flujo capilar del interior hacia la superficie. En el punto C corresponde al contenido critico de humedad (1.5 Kg agua/Kg
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solido seco), la velocidad de secado disminuye hasta llegar al punto D (0.5 5 Kg agua/Kg solido seco), en este periodo de velocidad decreciente la pelcula superficial de humedad se reduce por evaporacin y el sacado posterior produce puntos secos que aparecen sobre la superficie; cada vez son porciones ms grandes de la superficie expuesta al continuar el secado. En el punto D la velocidad de secado es an mayor hasta llegar al punto E donde el contenido de humedad (0,000996016 Kg agua/Kg solido seco), de la papa ha cado hasta el valor en el equilibrio para la humedad de aire predominante y el secado se detiene. CONCLUSIONES
el porcentaje de prdida de peso en el proceso de transferencia de masa es de 76.6565% corroborando los datos de literatura encontrados de un 79.8 %.
Se presenta un porcentaje de error de un 3.939% debido a que la masa de solido seco se determin en la en la mufla y la masa para la determinacin de la humedad en la termobalanza no fue la misma con una diferencia de +-0.0043 gramos de papa adems de los errores sistemticos y aleatorios.
La porosidad de la papa hace que no tenga un comportamiento constante en la rapidez de secado.
La diferencia de masas antes y despus del secado permite la estimacin del contenido de agua en la muestra. Sin embargo no nos permite diferenciar entre el agua y otros componentes presentes en la muestra que tambin se volatilicen en las condiciones de secado.
BIBLIOGRAFA [1] (C.J.Geankoplis, 1998) [2] FENNEMA O.; Qumica de alimentos; Acribia, segunda edicin; Espaa 1993. [3] (A.Allier-Gonzlez, 3 al 6 de Mayo de 2011) [4] (Treybal, 1988)
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ANEXOS
Evidencias de la prctica
Masa inicial de la muestra para determinar la masa de solido seco
Masa de la muestra para determinar la humedad