SECADO DE MANZANAS

Luis Fernando Idarraga A., Juan José Rodríguez H., Luis Carlos Bautista B., Yeferson daza C., Lina Johana Ortiz G.

Ingeniería y Arquitectura. Departamento de ingeniería Química Curso de laboratorio de ingeniería química 1.

Universidad Nacional de Colombia sede Manizales

INTRODUCCION

El secado de sólidos es usado como un método de conservación de alimentos, el cual consiste en

extraer el agua de estos, lo que evita la proliferación de microorganismos y la putrefacción. 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 secador para empaquetado.

El secado de los alimentos es uno de los métodos más antiguos que ha utilizado el hombre para conservar sus alimentos. La razón más importante desde el punto de vista técnico para realizar el secado o deshidratación de los alimentos es su conservación; por este método se promueve el mantenimiento de los componentes del vegetal fresco.La deshidratación de alimentos es un proceso que involucra la transferencia de masa y energía. El entendimiento de estos dos mecanismos en el alimento a secar y el aire o gas de secado, así como de las propiedades termo-físicas, de equilibrio y transporte de ambos sistemas, son de vital importancia para modelar el proceso y diseñar el secador. Las operaciones de deshidratado son importantes en la industria química y de alimentos. El objetivo principal del secado de fruta es remover agua del solido hasta un nivel en donde el crecimiento microbiológico y la deterioración por reacciones químicas sean minimizadas.

La clasificación de la operación de secado se encuentra determinada por el método de operación, sea continuo o por lotes, la naturaleza de la sustancia que se va a secar, ya que esta determina los equipos que se van a utilizar para el proceso, y el método de obtención de calor, ya sea transferido por contacto directo del sólido con un gas (secado directo o adiabático) o por la transferencia de calor a través de una superficie metálica, proveniente de un medio externo, que generalmente es vapor de agua (secado indirecto o no adiabático). Existen algunos casos en donde se llevan a cabo ambos tipos de operación y el secador se denomina directo-indirecto.

La deshidratación Osmótica es un método no térmico de deshidratación, que permite obtener productos de humedad intermedia, con una muy buena calidad organoléptica. Se basa en la utilización de una solución de alta presión osmótica (La presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una

membrana semipermeable.), que al entrar en contacto con un producto le extrae el agua, debido a que esta sale para tratar de solubilizar el soluto presente en la solución externa.

En una prueba de secado debe tenerse en cuenta que las condiciones de operación a nivel de planta piloto deben ser lo más parecidas a las condiciones, según se prevé, se manejaran a nivel industrial con el fin de que sean representativos los resultados.

La operación de secado puede dividirse en las siguientes etapas:

1. periodo de ajuste inicial: En esta etapa se inicia el proceso de secado de manera que el producto se calienta y aumenta la temperatura de la interfase produciéndose una adaptación del material a las condiciones de secado. Este periodo depende también de numerosos factores, su duración será función del contenido inicial de humedad del sólido, de su temperatura, de la velocidad del aire, entre otros. Pero a los fines de cálculo se prescinde de él ya que se considera que en su transcurso el secado tiende al régimen estacionario.

2. Periodo de velocidad constante: La velocidad con la que se elimina agua de la superficie del solido es menor que la velocidad con que llega a ella desde el interior del mismo. De esta manera la superficie del material se mantiene constantemente mojada y se comporta como una masa de líquido. De aquí que la velocidad de secado sea igual a la velocidad de evaporación del agua, que será a su vez proporcional a la velocidad de flujo de calor que llega desde el aire al solido. En tales condiciones, la temperatura de la interfase será constante y el calor que llega al solido se invierte totalmente en evaporar el líquido. A medida que transcurre el tiempo, el sólido se va secando y llega un momento en el que la velocidad con que el agua llega a la superficie se hace menor que la velocidad de evaporación que implicaría el uso de toda la energía que llega del aire en evaporar agua del alimento. Desde este momento parte del calor que llega al solido se invierte en calentarlo. El contenido de humedad del producto en dicho instante se conoce como humedad critica.

3. Periodo de velocidad decreciente: Cuando la humedad promedio del solido alcanza un valor correspondiente a su contenido crítico de humedad la película de líquido que se encuentra en la superficie se reduce hasta el punto de desaparecer, produciéndose zonas secas sobre la superficie del material. Debido a la reducción de área, la velocidad de secado comienza a disminuir dándose lugar a la primera fase de velocidad decreciente llamada secado superficial no saturado. Cuando la capa superficial de liquido haya desaparecido totalmente, la velocidad de remoción de liquido al interior del solido se convierte en la etapa controlante; debido al incremento de la resistencia a la transferencia de materia la velocidad de secado decrece de una manera más abrupta.

EQUIPO PARA SECADO: secador de bandejas

Está compuesto por una cámara de secado con seis bandejas uniformemente distribuidas. El caudal de aire que ingresa al equipo es controlado variando el área transversal del conducto de entrada empleando para esto un cono. La dirección de la corriente de aire en el interior de la cámara de secado puede ser modificado ajustando cada una de las compuertas ubicadas tanto en la entrada de

la cámara como en la chimenea de salida. 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 psicrométrica, 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.

Figura 1: Secador de Bandejas o Anaqueles.

Los secadores de bandeja son de pequeña escala usados en laboratorios y plantas piloto para experimentar con el secado de diversos materiales.

El aire ingresa por el extremo izquierdo del secador gracias al arrastre que genera el ventilador, el cual a su vez es movido por un motor. Una vez ingresa el aire, pasa a través de una serie de resistencias eléctricas en donde se calienta disminuyendo así su humedad relativa y adquiriendo, de esta forma, su condición desecante.

Posteriormente, el aire caliente pasa a la cámara de secado en donde se encuentran las canastillas (6 en total) que contienen el producto a secar; allí, mediante contacto directo, el aire absorbe la humedad del producto y finalmente pasa a un tubo de escape por donde saldrá de la cámara de secado, con un grado de humedad mayor que el aire a la entrada.

Las condiciones experimentales pueden ser variadas para permitir la demostración de los aspectos teóricos y prácticos de la operación de secado a escala industrial.  Las entradas y salidas de aire en la cámara de secado pueden modificarse con el fin de lograr arreglos en paralelo, contracorriente y cruzado.

OBJETIVOS

Objetivo general

Disminuir el contenido de humedad de un producto utilizando un secador de bandejas.

Objetivos específicos

Construir las curvas típicas de secado para la operación Determinar a partir de los datos experimentales el tiempo para cada periodo de la

operación. Realizar los balances de materia y energía del proceso.

MATERIALES Y EQUIPOS

Materia prima: La materia prima seleccionada para esta práctica fue la manzana, perteneciente a la familia de las Rosáceas, esta fue escogida debido a su bajo contenido en porcentaje de humedad.

EQUIPOS

Secador directo de bandejas

Figura 2: Secador de bandejas, planta piloto procesos productivos Universidad nacional

Dos termómetros de bulbo de mercurio Balanza Cronómetro Anemómetro Cuchillos Higrómetro

PROCEDIMIENTO

1. Selección de la materia prima: Como materia prima se seleccionó la manzana ya que tiene un bajo contenido de humedad. Se seleccionaron manzanas que no tuvieran daño físico,

aproximadamente de igual tamaño, no muy maduras ya que podrían desintegrarse en el proceso de osmodeshidratación, debe ser una madurez muy adecuada, tampoco deben ser muy verdes porque el producto final sería muy ácido y no tendría un sabor muy agradable. Debe tener una textura bien firme.

2. Adecuación del material: Para iniciar el proceso de secado se cortaron las manzanas con un espesor aproximadamente de 7 mm, para obtener una rápida velocidad de secado.

3. Pre-tratamiento: Con el fin de disminuir la humedad de la materia prima y así reducir los gastos energéticos, se realizó una osmodeshidratacion, la cual consiste en el intercambio de agua libre del fruto por azúcar, esto se logra introduciendo las manzanas previamente picadas en una solución azucarada a una concentración de 54 grados brix La trasferencia de masa se da debido a la diferencia en concentraciones de azúcar entre la solución y el fruto.

4. Determinación de la humedad inicial: después de la adecuación de las manzanas por osmodeshidratación se establece el contenido de humedad inicial, se toma una muestra de la materia prima de un tamaño representativo y utilizando el desecador infrarrojo se seca la muestra, y por cambio de peso se determina la propiedad de humedad.

5. Configuración del flujo de entrada de aire: Para obtener una buena distribución del aire en la cámara, se cierran las compuertas superior y del medio, así se busca un flujo en paralelo.

6. Estabilización del equipo: Se debe esperar a que las condiciones de temperatura y velocidad de flujo alcancen valores constantes y que sean los establecidos para la experiencia.

7. Pesar las bandejas: Cada una de las bandejas deben ser limpiadas y pesadas.

8. Distribución del material: la materia prima se distribuye de manera que ocupe la mayor área de la bandeja posible. Se pesan de nuevo y se reporta el valor obtenido.

9. Arranque de la operación: Cuando se estabiliza el equipo, las bandejas cargadas son introducidas en la cámara de secado y el cronometro es iniciado.

10. Seguimiento de la operación: Con el fin de obtener una mejor curva de secado, se tomaron datos de temperatura de bulbo seco y húmedo tanto a la entrada como a la salida de la cámara, velocidad de flujo de aire y peso de dos bandejas (testigo (sin osmodeshidratar) y una con muestra osmodeshidratada), cada 10 minutos la primer hora y cada 15 minutos las siguientes dos horas.

11. Culminación de la operación: Luego de que el peso de la bandeja a la que se le está haciendo el seguimiento permanece constante durante las próximas mediciones, se apagan las resistencias y se espera que el equipo llegue a temperatura ambiente.

DATOS EXPERIMENTALES

Tabla 1: Datos experimentales de la osmodeshidratación

Muestra grados brix muestra

cambio de volumen [ml]

Grados brix solución

peso muestra húmeda

peso muestra seca

% humedad

0 11,5 47 86,241 49 3 1,2351 58,832 34 2 51,7 1,5222 0,4874 67,9803 34,5 5 51,2 4,5214 1,2317 72,7584 36 2 51,2 2,0748 0,8029 61,3025 37 3 51,3 3,2909 1,0081 69,3676 41,5 2,5 50,3 3,1182 1,1822 62,0877 42,5 2,5 50,4 2,2377 0,8976 59,8878 42,5 3 51,2 2,3913 1,0143 57,5849 44,5 3 51,2 2,451 1,048 57,242

Tabla 2: dimensiones del equipo

Largo de las bandejas [m] 0,51Ancho de las bandejas [m] 0,30Área de las bandejas [m2] 0,153Diámetro de la chimenea [m] 0,155Área de la chimenea [m2] 0,0189

Tabla 3: pesos de las bandejas con y sin material

Numero de bandeja

Peso bandeja vacía [g]

Peso bandeja llena t=0 [g]

W mh Peso material t = 0 [g]

Peso bandeja llena t = t [g]

W ms Peso material t = t [g]

1 (Testigo) 842 1078 236 881 392 837 977 140 906 693 846 935 89 891 454 845 997 152 921 765 (pretreta.) 842 1013 171 922 80

Tabla 4: Datos experimentales para el secado

Tiempo [min]

Peso bandeja testigo [g]

Peso bandeja Pretrat.[g]

T 1 [°C] T 2 [°C] T 3 [°C] T 4 [°C] Velocidad del aire [m/s]

Humedad relativa

0 1078 1013 76 41 66 29 4 95 1063 990 71 40 57 28 4 1315 1050 974 74 44 60 29 4 1225 1037 962 74 46 62 31 4 10,135 1020 952 76 42 63 29 4 9,145 1005 944 78 45 65 29 4 7,855 976 940 78 41 64 28 4 8,265 962 936 78 41 66 28,5 4 6,780 941 931 78 44 67 29 4 5,695 922 927 78 38 66 29 4 6110 902 925 79 43 67 29 4 6,5125 893 923 80 40 68 28 4 5,8140 887 922 80 40 69 29 4 5,8155 883 922 79 41 68 29 4 5,6160 881 922 79 41 68 29 4 5,6

Dónde:

T 1: Temperatura bulbo seco del aire que entra al secador

T 2: Temperatura de bulbo húmedo del aire que entra al secador

T 3: Temperatura bulbo seco del aire que sale del secador

T 4: Temperatura de bulbo húmedo del aire que sale del secador

DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS DE SECADO

Se analizaron dos bandejas a las cuales se les hizo un seguimiento y fueron continuamente pesadas, una bandeja contenía las manzanas que fueron osmodeshidratadas y otra bandeja testigo contenía las manzanas que no fueron osmodeshidratadas. Por esta razón, se mostraran las curvas de secado para las muestras con y sin pre-tratamiento.}

Contenido de humedad en base seca contra el tiempo

Humedad en base seca

X=W muestrahumeda−W muestra seca

W muestra seca

Humedad en base húmeda

H=W muestrahumeda−W muestra seca

W muestrahumeda

Para la determinación del contenido de humedad inicial se tomaron dos muestras de manzana, una sometida a osmodeshidratación y otra sin este pre-tratamiento. En la tabla 5 se muestran los resultados obtenidos.

Tabla 5: Contenidos de humedad en base seca y en base húmeda para las muestras con y sin pre-tratamiento

Condición Muestra con pre-tratamiento Muestra sin pre-tratamientoPeso inicial [g] 5.7054 5.7082Peso final [g] 2.1859 0.8409Humedad en base húmeda 62.57% 85.78%Humedad en base seca 1.6101 5.7882

Velocidad de secado contra el tiempo

Para obtener una curva de velocidad de secado a partir de la gráfica de humedad en base seca contra tiempo, se miden las pendientes de las tangentes a la curva, lo cual proporciona valores de dX /dt para ciertos valores de t . Se calcula entonces la velocidad R para cada punto con la expresión [1]:

R=−Ls

AdXdt

=−Ls

A∆ X∆ t

Dónde:

Ls=¿ Masa de solido secoA=¿ Area superficial expuesta al secado

Las tabla 6 y 7 muestran el contenido de humedad en base seca y la velocidad de secado para las dos bandejas a las que se les hizo seguimiento (con y sin tratamiento) para cada tiempo.

Tabla 6: Resultados obtenidos para la bandeja testigo (con pre-tratamiento)

Tiempo [min]X [ kg agua

kg solido seco ] ∆ XR[ kgagua

m2 h ]0 1,138 0,000 0,0005 0,850 0,288 0,01515 0,650 0,200 0,01025 0,500 0,150 0,00835 0,375 0,125 0,00745 0,275 0,100 0,00555 0,225 0,050 0,00365 0,175 0,050 0,00380 0,113 0,063 0,00295 0,063 0,050 0,002110 0,038 0,025 0,001125 0,013 0,025 0,001140 0,000 0,013 0,000155 0,000 0,000 0,000160 0,000 0,000 0,000

Tabla 7: Resultados obtenidos para la bandeja testigo (sin pre-tratamiento)

Tiempo [min]X [ kg agua

kg solido seco ] ∆ XR[ kgagua

m2 h ]0 5,051 0,000 0,0005 4,667 0,385 0,01015 4,333 0,333 0,00825 4,000 0,333 0,00835 3,564 0,436 0,01145 3,179 0,385 0,01055 2,436 0,744 0,01965 2,077 0,359 0,00980 1,538 0,538 0,00995 1,051 0,487 0,008110 0,538 0,513 0,009125 0,308 0,231 0,004140 0,154 0,154 0,003155 0,051 0,103 0,002

160 0,000 0,051 0,001

Curvas de secado para las muestras con pre-tratamiento

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

Tiempo [min]

X [k

g ag

ua/k

g so

lido

seco

]

Figura 3: Variación de la humedad con el tiempo para las muestras con pre-tratamiento.

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.2000.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

X [kg agua/kg solido seco]

R [k

g ag

ua/m

2 h]

Figura 4: variación de la velocidad de secado contra el contenido de humedad en base seca para las muestras con pre-tratamiento

Curvas de secado para las muestras sin pre-tratamiento

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

Tiempo [min]

X [k

g ag

ua/k

g so

lido

seco

]

Figura 5: Variación de la humedad con el tiempo para las muestras sin pretratamiento.

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.0000.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0.020

X [kg agua/kg solido seco]

R [k

g ag

ua/m

2 h]

Figura 6: variación de la velocidad de secado contra el contenido de humedad en base seca para las muestras sin pre-tratamiento

Humedad del aire

La humedad del aire es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire y varía según temperatura y presión. La humedad absoluta del aire a la temperatura de bulbo húmedo se define con la siguiente fórmula:

Y s=PM agua

PM aire( P s

PT−P s)

De los datos obtenidos de humedad relativa para la salida del gas en la práctica podemos despejar Pspara posteriormente hallar Y s de la salida.

HR=100( P s

PT)

Ps=HR × PT

100

Para la entrada y salida Ps tambien lo podemos hallar con la ecuación de Antoine a la temperatura

de bulbo húmedo del gas.

A=18.3036 B=3816.44 C=−46.13

ln ( P )=A− BT+C

Donde la presión y temperatura están en mmHg y K respectivamente.

Para las temperaturas de bulbo húmedo de T 2=41oC y T 4=29 oC para la entrada y la salida

respectivamente tenemos que:

Y s¿=6.8782 ×10−2

Y sout=3.3725× 10−2

La humedad a la salida utilizando la humedad relativa.

Y Srout=6.139× 10−2

Para poder hallar la humedad absoluta del aire tenemos que encontrar el calor de vaporización del agua a la temperatura del bulbo húmedo.

λBH=λn(1−TrH

1−T r)

La temperatura crítica del agua T c=374.25oC, temperatura en el punto de ebullición T=100 oC

el calor de vaporización es del agua λn=2258.6KjKg

, asi para poder hallar el calor de vaporización

para la entrada y salida para el comienzo de la operación es:

λBH¿ =2432.183( KJ

Kg )λBH

out=2465.099( KJKg )

La humedad absoluta del aire la podemos hallar con la siguiente ecuación:

Y=Y s−( hc

k y)( T s−T H )

λBH

El termino ( hc

k y)=0.95

KJKg K

Y ¿=5.5111× 10−2 Kg H 2O

Kg Aire

Y out=1.9465× 10−2 Kg H 2O

Kg Aire

Utilizando la humedad relativa medida a la salida.

Y outr=4.713× 10−2 Kg H 2O

Kg Aire

Por tanto las humedades absolutas a la entrada y a la salida del secador para cada tiempo se muestran en la tabla 8

Tabla 8: Humedades absolutas a la entrada y a la salida del secador

t [min] Y ¿ Y out Y rout

0 0.0551 0.0195 0.04715 0.0528 0.0206 0.081615 0.0702 0.0218 0.072725 0.0811 0.0261 0.057835 0.0596 0.0206 0.04945 0.0739 0.0199 0.038655 0.0543 0.0179 0.041665 0.0543 0.0183 0.030180 0.0686 0.0191 0.022295 0.0421 0.0195 0.0254110 0.0632 0.0191 0.0285125 0.0493 0.0163 0.0228140 0.0493 0.0183 0.0228155 0.0539 0.0187 0.0218160 0.0539 0.0187 0.0218

La cuarta columna es la humedad absoluta del aire a la salida calculada utilizando la humedad relativa tomada en el experimento.

El volumen húmedo se define como el volumen ocupado por una cantidad de gas seco más su vapor asociado, se puede calcular para cada tiempo a partir de la siguiente ecuación

V Humedo=R T (bs )out

P ( 1PM aire

+Y out

PMagua)

El flujo másico de agua de aire seco a la salida del secador se calcula a partir de la siguiente ecuación

m=Qaire

V h umedo

=vaire Ac h imenea

V h umedo

La tabla 9 muestra la variación del volumen húmedo y del flujo másico del aire seco con el tiempo

Tabla 9: volumen húmedo y flujo másico de aire seco

Tiempo [min]V humedo [m3

aire humedo

kgaire seco] m [kgaireseco /s ]

0 1,255 0,0605 1,269 0,06015 1,269 0,06025 1,285 0,05935 1,278 0,05945 1,284 0,05955 1,276 0,05965 1,285 0,05980 1,290 0,05995 1,287 0,059110 1,290 0,059125 1,288 0,059140 1,296 0,058155 1,293 0,058160 1,293 0,058

BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA

En la tabla 10 se presentan las temperaturas medias aritméticas a la entrada y a la salida del secador

Tabla 10: Temperaturas promedio a la entrada y a la salida del secador

Sección Entrada SalidaT bs [°C] 77.200 65.067

T BH [°C] 41.800 28.900

A partir de estas temperaturas y a la presión atmosférica de Manizales con la carta psicrométrica [3] se determinan los valores de la humedad absoluta de la mezcla vapor de agua – aire, para calcular la entalpia de la mezcla hmezcla a la entrada y a la salida del secador [2]

hmezcla=1.005T BS (°C )+Y (2501.3+1.884 Tbs (°C ) ) [ kJ /kg ]

En la tabla 11 se muestran los valores de humedad absoluta y entalpia de la mezcla calculados

Tabla 11: Humedad absoluta y entalpia de la mezcla a la entrada y a la salida del secador

Sección Entrada SalidaY [kg agua/kg aire seco] 0,028 0,016hmezcla [kJ/kg] 150,901 106,587

Balances de materia para el aire

La cantidad total de agua retirada en las 5 bandejas se puede calcular a partir de la siguiente expresión

maguaretirada=∑i=1

n

W mh−W ms

maguaretirada=0,479 kg

El flujo másico promedio de aire que sale del secador es m prom=0,59 kg/ s, Al transcurrir los 160 min del secado el equipo se encontraba en estado estable por lo que la cantidad total de aire que sale es

mairetotal=mprom∗t=0,059ms

160 min .60 s

1 minmairetotal=566,4 kg

Por lo tanto la cantidad que se alimenta en los 160 min se calcula a partir de un balance de materia para el aire

maire entra=maire total−maguaretirada

maire ent ra=565,921 kg

La humedad absoluta medida en la carta psicométrica a la salida del secador reporto un valor menor que a la entrada del mismo, lo cual es imposible, lo que quiere decir que el proceso no se lleva a cabo adiabáticamente. Por lo tanto la humedad absoluta se calculará a partir de los balances de materia para el aire. A partir de la definición de humedad podemos calcular la cantidad de aire seco alimentado al sistema

Y ¿=maireentra−m(aire seco )¿

m(aire seco )¿

m(aire seco )¿=550,507 kg

De acuerdo con la ley de continuidad m(aire seco )¿=m(aire seco )out

entonces

Y out=maire total−m(aire seco )out

m(aire seco )out

Y out=0.0289kgagua

kgaire seco

Por lo tanto con este nuevo valor de humedad absoluta se puede recalcular la entalpia de la mezcla a la salida del secador

h( mezcla )out=141,223 kJ /kg

Balance de energía para el aire

Del balance de energía global para el aire podemos calcular la cantidad de calor suministrada por el aire:

Qaire=maire seco(h (mezcla )¿−h( mezcla )out)

Qaire=550,507 kg (150,901−141,223 ) kJkg

Qaire=5327,807 kJ

ANÁLISIS DE RESULTADOS

El proceso de osmodeshidratación permite retirar una cantidad de humedad determinada de la materia prima con el fin de disminuir la carga energética necesaria para llevar a cabo el proceso de secado, se seleccionó una muestra de manzana sometida al proceso de osmodeshidratación y el porcentaje inicial de humedad en el tiempo t=0 fue de 62,57%, mientras que para la muestra de manzana seleccionada que no fue sometida a este pretratamiento esta humedad inicial fue de 85,78%. Los grados Brix teóricos para la solución osmótica preparada (65°Bx), es una concentración recomendada para llevar la práctica, sin embargo esta concentración o concentraciones mayores a esta podrían dificultar la transferencia de masa entre la membrana de la manzana y la solución debido a la formación de una capa de solidos solubles en la parte superior de la fruta creando una resistencia a la transferencia de masa, por lo tanto se recomienda preparar soluciones osmóticas entre 55 a 60°Bx

Las curvas de secado obtenidas para las muestras con y sin pre-tratamiento mostraron una gran diferencia con respecto a su contenido de humedad en base seca en t=0 (1.138 con pre-tratamiento, 5.051 sin pre-tratamiento), por lo tanto el cambio de humedad con el tiempo, es mayor para las muestras que no fueron osmodeshidratadas debido a que si tomamos un punto en las Figuras 3 y 5 y hallamos la pendiente a la recta tangente en cualquier punto de estas gráficas, siempre se tendrá un valor mayor de dicha pendiente en la Figura 5, es decir para la gráfica que nos muestra la variación de humedad para las manzanas sin pre-tratamiento. En la Figura 3 y en la Figura 5 vemos que la variación de humedad cambia rápidamente hasta un tiempo de 110miny 125 min respectivamente, tiempo en los cuales la pendiente tiende a cero.

Las Figuras 4 y 6 muestran como varia la velocidad de secado con respecto al contenido de humedad de las muestras analizadas (con y sin pre-tratamiento), en la Figura 4 se observa que el periodo de velocidad constante no es muy visible debido a que a un valor de humedad de 0,8 se observa un máximo en la gráfica donde teóricamente debería empezar el periodo de velocidad constante, sin embargo inmediatamente comienza el descenso en la velocidad de secado, es decir el periodo de velocidad decreciente. Caso contrario se observa en la Figura 6, debido a que a un valor de humedad de 4,667 la gráfica alcanza un máximo en donde teóricamente se alcanza el periodo de velocidad constante, Si bien a partir de este punto la gráfica presenta algunos picos, se observan regiones de comportamiento similar al esperado de acuerdo con la teoría. En el intervalo de humedad de 4,667 a 0,538 la velocidad de secado puede aproximarse a un valor constante. En el intervalo de humedades de 0,538 a 0 se presenta el periodo de velocidad decreciente para la Figura 6.

La humedad absoluta a la entrada y a la salida de la cámara de secado no varió mucho debido a que la cantidad total de agua removida a la manzana no es significativamente alta comparada con la cantidad de aire húmedo que se alimenta.

CONCLUSIONES

Es importante realizar una osmodeshidratación de alimentos antes de secarlos ya que con ella se logra una disminución importante en los gastos energéticos del secador, debido a que la humedad que se puede retirar con ella es alta, esta humedad es parte de la humedad no ligada de la fruta.

En la industria de alimentos es de gran ayuda el proceso de secado, ya que las frutas al estar deshidratadas tienen una mayor vida útil, ya que en el agua que poseen en su estado normal se puede generar la proliferación de microorganismos que descompongan o cambien las propiedades organolépticas de la fruta.

El seguimiento del proceso experimental se debe llevar a cabo para el diseño de un secador, debido a que los modelos que describen los mecanismos de secado son demasiado complejos y en ocasiones no suministran la información necesaria para el diseño, por esta razón es importante la toma de datos confiables para obtener unas buenas curvas de secado.

RECOMENDACIONES

Se debería colocar cerca al secador de bandejas una balanza, para garantizar que el tiempo que se demoren las frutas fuera del secador sea mínimo logrando así disminuir errores en las mediciones de las humedades, ya que posiblemente la manzana pueda ganar o perder humedad del ambiente distorsionando los datos obtenidos.

Es importante el funcionamiento del sistema de control automático ya que con este se aseguraría que los datos obtenidos fueran confiables debido a que por ningún motivo se tendría que manipular la bandeja fuera del secador.

Se recomienda que las frutas se distribuyan de manera uniforme por toda la bandeja ya que con mayor se observa mejor la perdida de humedad sobretodo en balanzas donde no se obtengan datos con decimales.

La fruta debe ser cortada en rodajas pequeñas para que el proceso de secado sea lo más rápido posible, y muy importante también que se trate de que todas las muestras tengan el mismo espesor para garantizar que el secado sea uniforme.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Geankoplis, C. J.; Procesos de Transporte y operaciones unitarias. México. 1986. Compañía Editorial Continental, S.A.

[2] Valencia V., B.H.; Balances de Energía, Vol. I. Publicaciones Universidad Nacional de Colombia -Sede Manizales. Capítulo 6. 1996.

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http://www.promer.org/getdoc.php?docid=661 http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/ortiz_a_bs/capitulo2.pdf