• No se han encontrado resultados

CAPÍTULO PRUEBAS EXPERIMENTALES DE SECADO. En este capítulo se desarrollará la base de la tesis, el secado de la partícula por medio de un

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "CAPÍTULO PRUEBAS EXPERIMENTALES DE SECADO. En este capítulo se desarrollará la base de la tesis, el secado de la partícula por medio de un"

Copied!
19
0
0

Texto completo

(1)

CAPÍTULO 7

PRUEBAS EXPERIMENTALES DE SECADO

En este capítulo se desarrollará la base de la tesis, el secado de la partícula por medio de un lecho fluidizado utilizando aire. Las pruebas fluidinámicas ayudaron a encontrar la velocidad mínima de fluidización, dicho dato es indispensable para las pruebas de secado, ya que define los parámetros iniciales.

Se definirán los términos de secado, el secado en lecho fluidizado, el porqué se secan los alimentos y las pruebas experimentales realizadas.

7.1 Pruebas experimentales de secado

A continuación se presentará el procedimiento experimental para llevar acabo las diferentes pruebas del secado del producto. Así como los efectos que ha tenido el proceso de secado sobre el producto precocido.

7.1.1 Equipo experimental adicional para el proceso de secado

Para el control, medición y determinación de la humedad en el producto antes y después de ser sometido al proceso de secado por lecho fluidizado, se emplean otros dispositivos ubicados en la misma planta piloto de la universidad. Estos dispositivos son los siguientes: desecadores, balanza analítica y un horno.

Desecador: dispositivo que absorbe la humedad. Éste contiene sal u otra sustancia que ayude a la absorción.

(2)

Figura 7.1 Desecador

Balanza analítica: se utiliza para determinar el peso de las muestras.

Figura 7.2 Balanza analítica

Horno: se utiliza para estabilizar y secar por completo las muestras. Trabaja a una temperatura aproximada de 110°C a 120° C.

(3)

7.1.2 Procedimiento para la determinación de humedad Nomenclatura:

mch = peso de la charola [gr]

mp = peso de la partícula después de pasar por el proceso de secado [gr]

m24= es el peso de la charola con las partículas (muestra) después de ser sometida a 24

horas en el horno [gr]

Para poder determinar la humedad de la partícula, se tiene que pasar primero por el proceso de secado, el cual se explicará con detalle a continuación:

1. Se purga la bomba.

2. Se prende el termostato a la temperatura de trabajo. 3. Se prende el aire.

4. Cuando marca la temperatura deseada, se meten las partículas 100 gramos, se ingresan a través del vacío.

5. Ya ingresadas las partículas y el equipo ajustado a las condiciones de trabajo, se espera a que fluidizen.

6. Después de que fluidizan las partículas se van tomando muestras cada 10 minutos por un tiempo que varía entre 60 y 80 minutos.

7. Inmediatamente después de que las muestras son tomadas, se colocan en el desecador (desecador #1), evitando que se humedezcan.

8. En otro desecador (desecador#2), se colocan el número de charolas necesarias a utilizar durante 30 minutos, para que alcancen una temperatura y peso constantes.

(4)

Estas charolas se mantienen 24 horas antes en el horno aproximadamente a 120 ° C para desinfectarlas.

9. Cuando se tienen todas las muestras en el desecador #1 y ya pasaron los 30 minutos de las charolas en el desecador #2, se procede a pesar cada charola (mch) en una

báscula digital, y se pone entre 2.00gr y 3.00gr de muestra (mp) en cada charola.

10.Cuando se tiene en cada charola a peso constante una muestra equitativa de partículas se procede a colocar cada charola en el horno por 24 horas.

11.Después de las 24 horas, se sacan las muestras y se colocan en un desecador por 30 minutos para que obtengan una temperatura y peso constantes.

12.Al finalizar los 30 minutos se pesa cada charola en la báscula digital (m24).

Para poder determinar la humedad de la partícula es necesario entender cómo van variando los diferentes pesos cuando se tienen las muestras ya sometidas a las pruebas de secado y cuando ya pasaron 24 horas en el horno después del secado.

Wi = Wp + Wa + Wc (7.1)

(7.2) En donde:

Wi = estado inicial, cuando las partículas fueron sometidas al secado [gr.].

Wp =peso de la partícula después de ser sometida al secado por fluidización.

(Wp = mp ) [gr.].

(5)

Wc = peso de la charola (Wc = mc ) [gr]

Wf = estado final, después que la muestra seca pasa por el horno 24horas.

(Wf = m24) [gr]

Wp24 = peso de la partícula seca, después de estar en el horno 24 horas. Es decir, sin agua

[gr].

Después de ver la estructura anterior, se puede determinar la humedad de la partícula

de la siguiente manera:

(7.3 )

En donde:

C = humedad de la partícula [-]

Se multiplica por 100 para tenerlo en porcentaje %.

7.1.3 Velocidad mínima de fluidización en el secado

Como se mencionó anteriormente, para las pruebas de secado es esencial utilizar una velocidad arriba de la velocidad mínima de fluidización que es determinada revisando las tendencias de las velocidades de los datos teóricos y experimentales. Al final se selecciona el rango de velocidades a trabajar.

(6)

En el capítulo 6 se realizaron experimentos de fluidinámica, donde se calcularon distintas velocidades mínimas de fluidización a diferentes temperaturas y presiones. El fin del cálculo de dichas velocidades es tener un rango con el cual se va a trabajar en las pruebas de secado.

En este capítulo se presenta la comparación entre dos velocidades mínimas de fluidización teóricas de Wen y Yu (Wen y Yu, 1966) con la Llop (Llop et al., 1996) con la velocidad mínima de fluidización experimental obtenida de las gráficas del capítulo anterior, y se enfoca en el proceso de secado.

(7)

7.2 Datos teóricos y experimentales de la Umf

Tabla 7.1 Velocidad mínima de fluidización teórica según Wen y Yu (Wen y Yu, 1966)

Velocidad mínima de fluidización teórica según Wen y Yu (Wen y Yu,1966) T [°C] Ar [-] Remf [-] Umf [m/s] 30 6.837E-06 495.56 1.17 45 5.990E-06 461.84 1.20 60 5.278E-06 431.57 1.22 30 5.729E-06 450.97 1.27 45 5.019E-06 420.11 1.30 60 4.422E-06 392.41 1.32 30 4.535E-06 397.77 1.42 45 3.972E-06 370.32 1.45 60 3.500E-06 345.70 1.47

(8)

Tabla 7.2 Velocidad mínima de fluidización teórica según Llop (Llop et al., 1996) Velocidad mínima de fluidización teórica según Llop

(Llop et al. 1996) 80 KPa T [°C] λ [m] Ar [-] Knp [-] Remf [-] Umf [m/s] 30 8.65E-08 6.837E-06 1.0089E-05 587.44 1.39 45 9.24E-08 5.99E-06 1.0779E-05 547.53 1.42 60 9.85E-08 5.278E-06 1.1485E-05 511.73 1.45

67 kPa T [°C] λ [m] Ar [-] Knp [-] Remf [-] Umf [m/s] 30 1.09E-07 5.729E-06 1.2729E-05 534.68 1.51 45 1.17E-07 5.019E-06 1.36E-05 498.16 1.54 60 1.24E-07 4.422E-06 1.449E-05 465.39 1.57

53 kPa T [°C] λ [m] Ar [-] Knp [-] Remf [-] Umf [m/s] 30 1.5E-07 4.53E-06 1.7526E-05 471.73 1.69

(9)

45 1.61E-07 3.972E-06 1.8726E-05 439.25 1.72 60 1.71E-07 3.500E-06 1.9951E-05 410.12 1.75

Se puede observar que la tendencia de la velocidad mínima de fluidización de manera general, vendría siendo de mínimo 1.400 a un máximo de 1.800 [m/s]. Con este rango, el lecho a cualquier temperatura y presión seleccionada se consideraría fluidizado.

Tabla 7.3 Velocidades experimentales Velocidades Experimentales 80kPa Temperatura [°C] Umf [m/s] 30 0.98 45 1.03 60 0.98 67kPa Temperatura [°C] Umf [m/s] 30 1.04 45 1.09 60 1.28 53kPa Temperatura [°C] Umf [m/s] 30 1.32 45 1.91 60 1.44

(10)

7.3 Velocidades de secado en la columna de fluidización

Una vez establecidas las condiciones iníciales para llevar a cabo las pruebas de secado y por la manera en que se encuentra conectada la columna de fluidización con las conexiones del suministro de aire, es necesario calcular una velocidad dentro de la columna de fluidización, que sea constante a los parámetros establecidos para el proceso de secado.

Se ha decidió trabajar con dos distintas relaciones de velocidad del aire- presión:

kPa LPM kPa LPM kPa LPM 53 400 67 500 80 600 = = (7.4) kPa LPM kPa LPM kPa LPM 53 330 67 420 80 500 = = (7.5)

(11)

Para cada relación, se calculó la velocidad correspondiente a la columna. Para dicho cálculo fue necesaria la aplicación de la ley de los Gases Ideales. A continuación se explica la obtención de la primera velocidad de trabajo:

C C C

CV m RT

P & = & si, TC =TR PCV&C =PRV&R

R R R

RV m RT

P & = & si, R

C m

m& = & PR =80kPa V&R =500LPM PC =67kPa

Æ

(

)(

)

kPa LPM kPa VC 67 500 80 = & = 597 LPM

Por lo tanto, para la primera relación, la velocidad de la columna es 1.27 m/s. De igual manera se obtuvo la segunda, relación fue 1.06 m/s

7.4 Inicio de pruebas de secado

Primero se realizó una prueba a presión atmosférica (80 Kpa) y a temperatura de 60 °C, por ser el sistema más sencillo de controlar. El tiempo seleccionado del proceso de secado fue de 120 minutos (2 horas), se obtuvieron muestras a 10, 20, 40, 60, 80, 100 y 120 minutos.

(12)

El maíz se precoció de la misma forma que para las pruebas de fluidinámica. Se observó que con el producto a estas especificaciones, no se logra la calidad ni la humedad requerida. En la figura 7.4 se observa la curva de secado donde muestran los resultados obtenidos.

Tabla 7.4 Datos obtenidos en la primera prueba de secado a presión atmosférica y 60°C. t [min] C (%) 0 75 10 68.5 20 63.89 40 56.31 60 32.54 80 22.51 100 30.14 120 22.43

(13)

Como se puede apreciar en la tabla 7.4 y en la figura 7.4, la humedad alcanzada a un tiempo máximo de 120 minutos (2 horas), fue de 22.43 %. Es alta ya que la que se espera es aproximadamente de un 12%. Viendo estos resultados se decidió realizar otras dos pruebas a la misma presión y temperatura que la primera prueba, pero con la diferencia de que una sería a 30 minutos de cocción después de ebullir y la otra a 15 minutos, para ver si así el producto absorbía menor cantidad de agua y se podía conseguir un mejor producto.

A continuación se muestran resultados obtenidos a 30 y a 15 minutos de cocción.

I. 30 minutos

Tabla 7.5 Datos obtenidos a 30 minutos de cocción. Prueba de secado a presión atmosférica y a 60°C. t [min] C (%) 0 75 10 72.88 20 63.85 40 53.85 60 43.29

(14)

80 28.61 100 21.29 120 21.51

Figura 7.5 Curva de secado obtenida a 30 minutos de cocción. Prueba de secado a presión atmosférica y a 60°C.

(15)

Figura 7.6 Producto secado a 30 minutos de cocción

II. 15 minutos

Tabla 7.6 Datos obtenidos a 15 minutos de cocción. Prueba de secado a presión atmosférica y a 60°C. t [min] C (%) 0 75 10 67.32 20 68.98 40 49 60 39.03 80 31.12 100 27.87 120 26.64

(16)

Figura 7.7 Curva de secado obtenida a 15 minutos de cocción. Prueba de secado a presión atmosférica y 60°C.

(17)

Figura 7.9 Comparación de las curvas de secado para diferentes períodos de cocción.

7.5 Observaciones de las pruebas de secado a presión atmosférica y temperatura de 60°C

Aunque se disminuyó el tiempo de cocción, no se alcanzó el porcentaje de humedad requerida. La calidad del producto no es la deseada ya que no se puede volver a hidratar para la ingesta humana. El producto en los tres casos, presenta el almidón del maíz atrapado de una manera gelatinosa, haciendo imposible su hidratación. En pocas palabras queda un producto inservible. Respecto a las curvas de secado, las tres muestran un comportamiento aceptable y esperado de acuerdo a lo teórico, aunque se muestran altas y bajas de humedad pero eso se le atribuye a detalles de la operación de la columna, ya que al sacar las muestras, se tiene que aumentar el flujo a un máximo de 1200 L/min. Se observó que existe un error en la realización de los experimentos ya que a una cocción de 15 minutos se llega a una humedad de 26.64 % y a 30 minutos de cocción se logra un

(18)

porcentaje de 21.51, que sólo es 0.92 menor que la humedad obtenida a 60 minutos de cocción.

Analizando los resultados obtenidos se decidió realizar las pruebas de secado con producto precocido a 5 minutos, ya que se espera que se logré la humedad requerida.

Se realizaron 18 pruebas experimentales de secado:

Tabla 7.7 Condiciones iníciales de los 18 experimentos a realizar. Primera velocidad 1.27 m/s Segunda velocidad 1.06 m/s 600 LPM / 80 kPa 30° C 500 LPM / 80 kPa 30° C 600 LPM / 80 kPa 45°C 500 LPM / 80 kPa 45°C 600 LPM / 80 kPa 60°C 500 LPM / 80 kPa 60°C

(19)

500 LPM / 67 kPa 30° C 420 LPM / 67 kPa 30° C 500 LPM / 67 kPa 45°C 420 LPM / 67 kPa 45°C 500 LPM / 67 kPa 60°C 420 LPM / 67 kPa 60°C 400 LPM / 53 kPa 30° C 330 LPM / 53 kPa 30° C 400 LPM / 53 kPa 45°C 330 LPM / 53 kPa 45°C 400 LPM / 53 kPa 60°C 330 LPM / 53 kPa 60°C  

Referencias

Documento similar

Entre nosotros anda un escritor de cosas de filología, paisano de Costa, que no deja de tener ingenio y garbo; pero cuyas obras tienen de todo menos de ciencia, y aun

The 'On-boarding of users to Substance, Product, Organisation and Referentials (SPOR) data services' document must be considered the reference guidance, as this document includes the

In medicinal products containing more than one manufactured item (e.g., contraceptive having different strengths and fixed dose combination as part of the same medicinal

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

This section provides guidance with examples on encoding medicinal product packaging information, together with the relationship between Pack Size, Package Item (container)

Package Item (Container) Type : Vial (100000073563) Quantity Operator: equal to (100000000049) Package Item (Container) Quantity : 1 Material : Glass type I (200000003204)

d) que haya «identidad de órgano» (con identidad de Sala y Sección); e) que haya alteridad, es decir, que las sentencias aportadas sean de persona distinta a la recurrente, e) que