INTRODUCCIÓN
2) Transferencia de energía: Este segundo subproceso depende de las condiciones externas de temperatura, humedad y flujo del aire, área
4.1. Presentación, análisis e interpretación de información o datos 1 Referido a la caracterización de la materia prima y producto
4.1.2 Secado del plátano verde .1 Curvas de secado
a) Pérdida de peso vs tiempo
En la Tabla 7, se reportan los datos experimentales de la pérdida de peso durante el secado del plátano verde a las temperaturas de 40, 50, y 60 ºC, con estos datos se grafico las diferentes curvas de pérdida de peso que se muestra en la Figura 4.
Tabla 7.
Pérdida de peso (g) durante el secado de plátano verde a las temperaturas de 40, 50 y 60ºC
Tiempo (horas) 40°C 50°C 60°C 0 312.13 300.53 305.42 0.5 303.34 290.65 293.22 1.0 288.73 274.43 272.85 1.5 273.23 255.12 250.10 2.0 259.10 236.20 229.00
49 2.5 244.30 218.40 215.30
3.0 230.60 202.20 202.85 3.5 220.12 188.40 194.40 4.0 210.10 179.10 186.50 4.5 201.13 170.30 178.30 5.0 193.70 164.15 171.30 5.5 186.00 159.20 164.72 6.0 179.12 154.60 159.23 6.5 173.34 151.00 153.20 7.0 167.12 147.80 147.80 7.5 165.80 146.20 145.20 8.0 160.00 144.10 145.00 8.5 157.85 141.30
9.0 153.22 139.68 9.5 149.42 139.67
10.0 147.20
10.5 145.30
11.0 143.70
11.5 143.65
Figura 4. Perdida de peso durante el secado de plátano verde a 40°C, 50°C y 60°C
100 150 200 250 300 350
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Peso (g)
Tiempo (h)
40°c
50°C
60°C
50 En la Tabla 7, la pérdida de peso fue en forma decreciente hasta obtener un peso final constante de 143,65 g, 139,67 g y 145,00 g para las temperaturas de secado de 40, 50 y 60 ºC respectivamente.
Al analizar la figura 4, se puede observar que la pérdida de peso es influenciado directamente por la temperatura, y el empleo de temperaturas elevadas reduce significativamente el tiempo necesario para deshidratar plátano verde o sea para un mismo tiempo de proceso cuanto mayor es la temperatura del aire menor es el tiempo de secado.
Estos tiempos fueron de 11,0, 9,0 y 8,0 horas para las temperaturas de secado de 40, 50 y 60º C respectivamente
b) Humedad total (en base seca) vs tiempo.
En la Tabla 8, se reportan los valores obtenidos de la humedad en (base seca) con respecto al tiempo y temperaturas de secado de 40, 50 y 60ºC.
Tabla 8.
Humedad en base seca (W) vs tiempo en el secado de plátano verde a las temperaturas de secado 40, 50 y 60°C
Tiempo (Horas)
W (g agua/g ss)
40°C 50°C 60°C
0 1.31 1.31 1.31
0.5 1.25 1.24 1.22
1.0 1.14 1.11 1.07
1.5 1.02 0.96 0.89
2.0 0.92 0.82 0.73
2.5 0.81 0.68 0.63
3.0 0.71 0.56 0.54
51
3.5 0.63 0.45 0.47
4.0 0.56 0.38 0.41
4.5 0.49 0.31 0.35
5.0 0.44 0.26 0.3
5.5 0.38 0.23 0.25
6.0 0.33 0.19 0.21
6.5 0.28 0.16 0.16
7.0 0.24 0.14 0.12
7.5 0.23 0.13 0.10
8.0 0.19 0.11 0.10
8.5 0.17 0.09
9.0 0.14 0.08
9.5 0.11 0.08
10.0 0.09
10.5 0.08
11.0 0.06
11.5 0.06
Figura 5. Humedad en base seca vs el tiempo durante el secado de plátano verde
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0 2 4 6 8 10 12 14
g de agua/g ss
Horas
40°C 50°C 60°C
52 En la tabla 8, se observa que para las 3 temperaturas de secado se inicia con una humedad en base seca (W) del plátano verde de 1,310 g agua/g ss hasta llegar a una humedad de equilibrio de 0,06, 0,08 y 0.1 g agua/g ss para 40, 50 y 60ºC respetivamente, este descenso de la humedad fue influenciado directamente por la temperatura de secado.
En la figura 5, se puede observar que la pérdida de agua es más rápida al inicio del proceso de secado, haciéndose más lento al trascurrir el tiempo. Para las 2 horas de secado, el valor del contenido de agua para cada temperatura fue 0,92; 0,82 y 0,73 (g agua/g ss) para 40, 50 y 60 ºC respectivamente, indicando que la temperatura es una variable que influye en el secado.
c) Velocidad de secado (R) vs Tiempo
En la Tabla 9, se reportan los valores obtenidos de la velocidad de secado. En la primera hora efectiva de secado se obtiene una velocidad de 0,22, 0,25 y 0,31 (g. agua /h m2),y a las 11,0, 9,0 y 7,5 horas se obtiene una velocidad de secado de 0,02; 0,02 y 0,04 para 40°C, 50°C y 60°C respectivamente. Con los datos de la tabla 9, se grafico las diferentes curvas de secado (ver la figura 6)
53 Tabla 9.
Velocidades de secado (R) obtenidos durante el secado de plátano verde a las temperaturas de 40, 50 y 60ºC.
Tiempo (Horas) Velocidad de secado R (g agua/h-m2)
40°C 50°C 60°C
0
0.5 0.13 0.15 0.18
1 0.22 0.25 0.31
1.5 0.23 0.3 0.34
2 0.21 0.29 0.32
2.5 0.22 0.27 0.21
3 0.2 0.25 0.19
3.5 0.16 0.21 0.13
4 0.15 0.14 0.12
4.5 0.13 0.14 0.12
5 0.11 0.09 0.11
5.5 0.11 0.08 0.1
6 0.1 0.07 0.08
6.5 0.09 0.06 0.09
7 0.09 0.05 0.08
7.5 0.11 0.07 0.04
8 0.11 0.03 0
8.5 0.12 0.04
9 0.07 0.02
9.5 0.06 0
10 0.03
10.5 0.03
11 0.02
11.5 0
54 Figura 6. Velocidad de secado (R) vs tiempo (h) en el secado de plátano verde a 40, 50 y 60°C
d) Velocidad de secado (R) vs la humedad libre para las diversas temperaturas de secado
En las Figuras 7, 8 y 9 se presentan las curvas de velocidad de secado R (g agua/h*m2), en función de la humedad libre (expresado en g agua/g ss). La humedad libre se obtiene por diferencia entre la humedad total y la humedad de equilibrio obtenido experimentalmente para cada temperatura de secado. En la Tabla 10, se presenta las humedad libre del plátano verde secado a 40, 50 y 60°C.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0 2 4 6 8 10 12 14
R (g agua/h-m2)
Tiempo (h)
40°C 50°C 60°C
55 Tabla 10.
Velocidad de secado y humedad libre del plátano verde secado a las temperaturas de 40, 50 y 60°C
Tiempo (Horas)
40°C 50°C 60°C
R (g agua/m2-
h)
g agua libre/g
ss
R (g agua/m2-
h)
g agua libre/g
ss
R (g agua/m2-
h)
g agua libre/g
ss
0 1.25 1.23 1.21
0.5 0.13 1.19 0.15 1.16 0.18 1.12
1 0.22 1.08 0.25 1.03 0.31 0.97
1.5 0.23 0.96 0.3 0.88 0.34 0.79
2 0.21 0.86 0.29 0.74 0.32 0.63
2.5 0.22 0.75 0.27 0.6 0.21 0.53
3 0.2 0.65 0.25 0.48 0.19 0.44
3.5 0.16 0.57 0.21 0.37 0.13 0.37
4 0.15 0.5 0.14 0.3 0.12 0.31
4.5 0.13 0.43 0.14 0.23 0.12 0.25
5 0.11 0.38 0.09 0.18 0.11 0.2
5.5 0.11 0.32 0.08 0.15 0.1 0.15
6 0.1 0.27 0.07 0.11 0.08 0.11
6.5 0.09 0.22 0.06 0.08 0.09 0.06
7 0.09 0.18 0.05 0.06 0.08 0.02
7.5 0.11 0.17 0.07 0.05 0.04 0
8 0.11 0.13 0.03 0.03 0 0
8.5 0.12 0.11 0.04 0.01
9 0.07 0.08 0.02 0
9.5 0.06 0.05 0 0
10 0.03 0.03
10.5 0.03 0.02
11 0.02 0
11.5 0 0
56 Figura 7. Humedad crítica y de equilibrio en el secado de plátano a 40°C
Figura 8. Humedad crítica y de equilibrio en el secado de plátano a 50°C
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Velocidad de secado (g agua/m2-h)
Humedad libre (g agua/g ss)
40°c
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Velocidad de secado (g agua/m2-h)
Humedad libre (g agua/g ss)
50°C
57 Figura 9. Humedad crítica y de equilibrio en el secado de plátano a 60°C
La Figura 7, representa el comportamiento de la velocidad de secado vs la humedad libre para el secado a 40°C del plátano verde, evidencia un periodo de secado a velocidad constante con valor igual a 0,216 g agua/h*m2, que es un promedio de R para los primeros cinco puntos de la tabla 10. Este periodo se extiende, hasta el momento en que se alcanza la humedad crítica igual 0,56 g agua/ g ss., a partir del cual se inicia el periodo de secado a velocidad decreciente, mismo que también se extiende hasta que se alcanza la humedad de equilibrio de 0,05 g agua/ g ss.
En la Figura 8, se observa la curva de secado para 50°C. Se determina gráficamente que la Humedad critica toma un valor de 0,48; punto en el
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Velocidad de secado (g agua/m2-h)
Humedad libre (g agua/g ss)
60°C
58 que concluye el periodo de secado a velocidad constante, que desarrolla una velocidad de secado de 0,272 g agua/g ss., (promedio de los primeros cinco valores de R).
A partir de la humedad crítica la velocidad de secado decrece hasta llegar a la Humedad de equilibrio que tiene un valor de 0,06; que es cuando la velocidad de secado alcanza el valor de cero. La velocidad de secado promedio en el plátano es mayor al compararlo con el valor desarrollado cuando es secado a 40°C.
Tabla 11.
Resultados de la humedad critica y la humedad de equilibrio del secado de plátano verde a las temperaturas de 40, 50 y 60°C
Temperaturas de secado
Humedad critica (g agua/g ss)
Humedad de equilibrio (g agua/g ss)
40°C 0,56 0,05
50°C 0,48 0,06
60°C 0,44 0,07
Tabla 12.
Prueba de medias (ANOVA). Humedad critica a las diferentes temperaturas de secado
Suma de
cuadrados gl Media
cuadrática F Sig.
Tratamientos .022 2 .011 112.000 .000
Error .001 6 .000
Total .023 8
59 Figura 10. Representación de las medias de las puntuaciones de Humedad critica a las diferentes temperaturas de secado
Tabla 13.
Prueba de medias (ANOVA). Humedad de equilibrio a las diferentes temperaturas de secado
Suma de
cuadrados gl Media
cuadrática F Sig.
Tratamiento .001 2 .000 300.000 .000
Error .000 6 .000
Total .001 8
a
b
c
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
1 2 3
Media de Humedad Critica
Tratamientos de Secado
P ˂ 0.05
60 Figura 11. Representación de las medias de las puntuaciones de Humedad de equilibrio a las diferentes temperaturas de secado
De la tabla 12 y 13 se infiere que los distintos tratamientos temperaturas de secado a 40°c, 50°C y 60°C nos arrojan diferentes contenidos de humedad critica y humedad de equilibrio por lo que a mayor temperatura de secado se tiene una humedad critica menor y a mayor temperatura de secado se obtiene una mayor humedad de equilibrio.
4.1.3 Difusividad efectiva (Def) del vapor de agua durante el secado de