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Poscosecha de granos y semillas
Práctica de laboratorio N°7 – SECADO EN CAPA DELGADA
1
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola
PRACTICA DE LABORATORIO N°7
SECADO EN CAPA DELGADA
Santiago Guevara Ocaña, [email protected], Carolina Duarte,
[email protected], Angélica Torres A, [email protected], Julián Amado,
24 de Noviembre del 2015
1. OBJETIVOS
Conocer el comportamiento de barras de yuca cuando se somete a
condiciones de secado.
Obtener las curvas de secado en capa delgada de barras de yuca
experimentalmente.
Encontrar los parámetros de la ecuación de secado en capa delgada.
Comparar las curvas de secado halladas experimentalmente con las
calculadas a partir de las ecuaciones de secado en capa delgada.
2. MARCO TEÓRICO
Se puede definir el secado de granos como el fenómeno que envuelve simultáneamente
los procesos de transerencia de calor y demasa, es decir, el intercambio de energía y
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agua entre los granos y el aire que los rodea, sin cambiar sus propiedades químicas,
físicas y biológicas si los granos fueran destinados a la industria o a la alimentación
humana y/o animal. Y si su destino es semilla, preserevar su vitalidad, es decir, la
germinación máxima, el vigor y la salud (Lacerda, 2012).
Los alimentos son esenciales para la vida del hombre ya que son la fuente de energía
para la realización de actividades. Debido a la estacionalidad y los picos de producción
se ve la necesidad de preservar alimentos, y por lo tanto, tambien se vuelve una
herramienta de comercio. Uno de los métodos de preservación de alimentos más antiguos
es el secado, el cual se considera como un procedimiento importante en la reducción de
la actividad de agua al igual que la deshidratación (Vega et al, 2015). Cuando los
alimentos se encuentran secos, los microorganismos no se desarrollan debido a la baja
actividad de agua y se inhiben las reacciones químicas y enzimaticas que generan
alteraciones en los alimentos casi en su totalidad, por lo que el secado además de
prolongar la vida del producto en el almacenamiento, favorece el transporte y la
manipulación del mismo (Machado et al, 2010).
En el secado de alimentos se deben tener en cuenta varios aspectos como la geometría,
contenido inicial de humedad, temperatura de los granos, distribución interna de humedad
en los granos, espesor del producto y las propiedades del aire que se empleará en el
proceso, como temperatura, humedad relativa y velocidad. Así mismo, se debe tener en
cuenta la cinética de secado de los productos, por lo que existe como alternativa para
comprender el comportamiento del producto al ser secado, la modelación de curvas de
secado y representación matemática del secado (Mendoza et al, 2014). En la literatura se
pueden encontrar diversos modelos de secado como el modelo de Newton, Page, Page
modificado, Henderson y Pabis modificado (Espinosa et al, 2014).
Secado por energía solar
El secado por energía solar es un proceso empleado desde hace muchos años con el fin
de preservar el alimento en épocas de carencia y poder subsistir. Se caracteriza por ser
un proceso limpio y el más utilizado en todo el mundo y de bajo costo y alta eficiencia. Sin
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embargo, presenta la dificultad de control de temperatura, velocidad del aire y humedad
relativa del mismo. El secador solar se emplea para secar frutos, granos y semillas
(Machado et al 2010).
Figura 1. Secadores solares para café (Lacerda, 2012).
La energía solar también ha sido empleada en la elaboración de secadores, como
Condori et. al (2006) quienes construyeron dos secadores solares de tipo indirecto y de
flujo forzado para la deshidratación de productos hortofrutícolas en Argentina y señalan
que un secador puede ser de tipo directo o indirecto dependiendo de la incidencia del sol
en el producto, mientras que el flujo de aire representa la circulación del mismo al interior
del secador.
Secado por aire caliente
El aire caliente es el método de secado más empleado en la industria. Es de vital
importancia realizar un estudio previo de la cinética del secado para que el producto final
sea de calidad, por lo que existen modelos matemáticos como herramientas que evitan
daños al producto, consumo excesivo de energía, desgaste de equipos o disminución de
rendimiento (Vega et al, 2005).
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Vega et. al (2005) realizaron secado de pimiento por medio de aire caliente, llegando a la
conclusión que:
“El proceso de secado por aire caliente del pimiento tiene lugar en tres etapas, una corta
etapa de inducción, una segunda etapa en la que la velocidad de secado es proporcional
a la humedad libre del producto, hasta alcanzar un valor crítico de humedad aproximado a
1 g agua/g m.s., y una tercera etapa más lenta en la que el mecanismo responsable de la
salida de agua del producto es la difusión molecular hasta alcanzar la humedad de
equilibrio”
En este tipo de secado el producto se somete a una corriente de aire previamente
calentado, cuyo movimiento es inducido mediante medios mecánicos. La fuente de
energía para evaporar la humedad del producto y mover el aire, proviene de combustibles
fósiles, resistencias eléctricas, residuos de cosechas, colectores solares, etc.
Actualmente en el mercado según el flujo del producto, existen diferentes tipos de
secador:
Secador de lecho fijo.
Secador en cascada o de canaletas.
Secador de flujos cruzados.
Secador de flujos paralelos.
Secador de flujos en contracorriente.
Secador intermitente.
Figura 2. Izquierda, secador de bandejas. Centro, secador intermitente de flujos cruzados
para café. Derecha, secador de flujos cruzados. (Lacerna, 2012).
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Secado de yuca
La yuca (Manihot esculenta Crantz), es un alimento que presenta humedades entre el 60
y 65%, valores que pueden generar problemas en la poscosecha del producto debido a
ataque de microorganismos y falta de mecanismos tecnológicos (Mendoza et al, 2014). A
nivel mundial, la producción anual de yuca es de 170 millones de toneladas, de las cuales,
Colombia produce 1,8 millones de toneladas, ocupando el tercer puesto en Latinoamérica.
En la actualidad, la costa atlántica colombiana es la mayor productora de yuca al
participar con el 49% de área cultivada en el país (Espinosa et al, 2014), el secado de
yuca se realiza por proceso de secado natural en piso, proceso poco eficiente al presentar
largos tiempos de secado debido a la dependencia de las condiciones climáticas, por lo
que Mendoza et. al (2014) decidieron realizar secado de yuca variedad CORPOICA M-tai,
en un secador de bandejas a escala de laboratorio. Las muestras de producto fueron
puestas en contacto directo con aire caliente a diferentes condiciones: temperatura de 35,
45 y 55°C y la velocidad del aire de 1,0, 2,0 y 3,0m/s. Bajo modelos de Newton, el de Dos
términos exponencial, el de Wang y Singh, el de Henderson y Pabis modificado y el
Difusión aproximal (Figura 3), obtuvieron como resultado que a una temperatura y flujo de
aire de 55°C y 3,0 m/s respectivamente, el tiempo de secado fue de 4,5h, y humedad de
4,87% (Figura 4).
Figura 3. Modelos matemáticos empleados para secado de yuca. (Mendoza et al, 2014)
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Figura 4. Razón de humedad en función del tiempo de secado para una velocidad del aire
de 3 m/s. (Mendoza et al, 2014)
La necesidad de mejorar los sistemas de secado de yuca hace que se implemente el
sistema de secado mixto de yuca por medio del cual se espera reducir tiempos de
secado, aumentar productividad y rendimiento. Espinoza et. al (2014) realizaron secado
de tres variedades de yuca Corpoica Tai, Gines y Veronica en un secador tipo túnel a
diferentes condiciones: temperatura de 45, 55 y 70 ºC, velocidad de aire de secado a 1, 3
y 4 m/s y obteniendo como resultado una disminución en el tiempo de secado para la
temperatura de 70ºC para las tres variedades. Como modelos matemáticos para las
curvas de secado se emplearon el R2 y la suma de errores cuadrados (SSE). Sin
embargo, determinan que el modelo de Page es el más apropiado para la elaboración de
las curvas.
Curvas de secado
Según Ospina (2001), las curvas de secado en capas delgadas, se determinan utilizando
dos métodos experimentales:
El método estático
El método Dinámico
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El método estático consiste en exponer muestras del producto en capas delgadas, a
condiciones a condiciones constantes de temperatura y humedad relativa controladas y
también se determina el C.H. de la muestra a medida que el secado progrese. Los
resultados se grafican colocando el tiempo de secado en el eje de las abscisas y la
relación de humedad (MR) en el eje de las ordenadas. MR se calcula mediante la
ecuación semi-empírica de Roa y Macedo (Ospina, 2001) (BORRERO, 2007):
𝑀𝑅 =𝐶𝐻(𝑡)−𝐶𝐻𝑒𝑞
𝐶𝐻𝑖−𝐶𝐻𝑒𝑞 [𝐸𝑐. 1]
Dónde:
MR: Relación de Humedad (adimensional)
CH(t): Contenido de Humedad del producto en el tiempo t bs
CHeq: Contenido de Humedad de equilibrio, bs.
Chi: Contenido de Humedad inicial, bs.
Para calcular el contenido de humedad de equilibrio, se requiere de la siguiente ecuación
de ROA (UNICAMP):
𝑀𝑒 = 𝐴 ∗ 𝐸𝑋𝑃(𝐵) [𝐸𝑐. 2]
En la ecuación:
𝐴 = (𝑃0 + 𝑃1𝐻𝑅 + 𝑃2𝐻𝑅2 + 𝑃3𝐻𝑅3) [𝐸𝑐. 3]
𝐵 = ((𝑄0 + 𝑄1𝐻𝑅 + 𝑄2𝐻𝑅2 + 𝑄3𝐻𝑅3 + 𝑄4𝐻𝑅4) ∗ (𝑇 + 𝑄5)) [𝐸𝑐. 4]
Dónde:
Me: CHEQ del producto (%, bs).
HR: Humedad relativa del aire (decimal).
T: Temperatura del aire de secado (ºC)
Pi, Qi: Parámetros del producto (Tabla 1).
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Tabla 1. Parámetros de la ecuación de contenido de humedad en equilibrio de Roa
Fuente: Parra (2015).
Según Ospina (2001), una de las ecuaciones más utilizadas es la propuesta por Roa y
Macedo:
qntPvPvsmMR exp [𝐸𝑐. 5]
Dónde:
MR: Relación de humedad (adimensional)
Pvs: Presión de vapor de saturación (kg/m2)
Pv: presión de vapor (kg/m2)
t: Tiempo de secado (h)
m,n y q: Constantes relacionadas con cada producto.
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Cuyos valores de las constantes se encuentran registrados (Tabla 2) para algunos
productos y fueron obtenidos por varios investigadores (Ospina, 2001).
Tabla 2. Constantes de la ecuación de ROA y MACEDO para algunos productos
Fuente: Ospina (2001).
La presión de vapor, es la presión parcial que ejercen las moléculas de vapor de agua
presentes en el aire húmedo. Cuando el aire está totalmente saturado de vapor de agua,
su presión de vapor se denomina presión de vapor saturado (Pvs). Los Valores de presión
de vapor (Pv) y presión de vapor de saturación (Pvs) se determinan a partir de la siguiente
ecuación:
𝑃𝑣 = 6.112 ∗ 𝐸𝑋𝑃 (17.7∗𝑇𝑑
𝑇𝑑+243.5 ) ∗
100
9.81 [𝐸𝑐. 6]
𝑃𝑣𝑠 = 6.11 ∗ 𝐸𝑋𝑃 (17.27∗𝑇
237.3+𝑇) ∗
100
9.81 [𝐸𝑐. 7]
Dónde:
Producto m n q
Ajonjolí 0.058439 1.38748 0.594791
Arroz 0.012778 0.6140 0.657
Cacao 0.039637 0.34864 0.607197
Café 0.0096638 0.939297 1.173428
Café (Dinámico) -0.010323 1.3803 1.05687
Cebada 0.004476 0.7520 0.7560
Frijol 0.07049 0.139227 0.71314
Maíz 0.00377 0.4650 0.7520
Malanga 0.0550 0.460 0.920
Maní 0.027134 0.304197 0.599503
Sorgo 0.028296 0.4920 0.666
Soya 0.24232 0.15897 0.459716
Yuca Seca Trozos 0.0528022 0.378464 0.873252
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Pvs: Presión de vapor de saturación (kg/m2)
Pv: presión de vapor (kg/m2)
Td: temperatura de rocío (ºC)
T: Temperatura bulbo seco (°C)
El método dinámico consiste en hacer pasar aire con temperatura y humedad relativa
controladas a través de capas delgadas del producto. Este procedimiento es similar al del
método estático, con la diferencia que el espacio comprendido entre las capas delgadas
es llenado con una capa gruesa del mismo producto. Las T y Tbs son medidas
periódicamente a la entrada de cada capa delgada. También se determina el peso con la
misma periodicidad para determinar el CH (Ospina, 2001).
Secado en capa delgada, otras ecuaciones
La norma ASABE S448.1 JUL2001 “Thin-Layer Drying of Agricultural Crops”, hace
revisión (2006) a la norma desarrollada por el Comité de procesamiento y
almacenamiento de granos y alimentos de la ASAE en el año de 1993. La norma ofrece
un procedimiento unificado para determinar y presentar las características de secado de
los granos y semillas, específicamente utilizando convección con aire forzado en una capa
delgada del producto.
La norma plantea que los datos experimentales se pueden reportar de dos maneras:
1. Los valores numéricos del contenido de humedad (decimal, base seca) contra el
tiempo.
2. Los valores estimados de k y n incluyendo los errores de estimación, en la
ecuación de Page (ecuación 8):
𝑀𝑅 = exp(−𝑘𝑡𝑛) [𝐸𝑐. 8]
Diferentes autores han desarrollado ecuaciones para determinar las constantes k y n para
diferentes productos en determinados rangos de temperatura (°C) y humedad relativa (%),
a continuación se muestran las de algunos productos (Figura 5):
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Figura 5. Ecuaciones para determinar las constantes de la ecuación de Page para
diferentes productos. (ASABE, 2006).
Existen más modelos matemáticos para calcular el secado en capa delgada, como las
que cita Mahecha (2011) en su trabajo de deshidratación de la uchuva (Figura 6):
Figura 6. Otros modelos matemáticos para calcular el secado (Mahecha, 2011).
3. MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales
Unidad acondicionadora de ambientes AMINCO-AIRE.
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Cámara de secado.
Estufa de convección forzada con temperatura constante para la determinación del
contenido de humedad de las muestras de producto.
Termómetro de mercurio.
Anemómetro.
Gasa para toma de medida bulbo húmedo.
Frasco con agua
Procedimiento:
1. Tomar las yucas, someterlas a un lavado con agua y proceder a realizar cortes de
tiras largas de aproximadamente 1 cm2 en la sección transversal.
Figura 7. Corte de 1 cm2 de sección transversal.
2. Tomar cinco muestras representativas del producto para determinar contenido de
humedad inicial por el método de la estufa.
3. Colocar el producto de yucas cortadas en cada una de las bandejas en forma de
capa delgada.
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Figura 8. Ubicación cortes de Yuca en capa delgada.
4. Pesar las bandejas unitariamente.
5. Pesar el conjunto Bandejas – Yuca.
Figura 9. Peso conjunto bandeja – Yuca
6. La Unidad acondicionadora AMINCO-AIRE cuenta con un tanque el cual debe ser
llenado con agua, él cuenta con un nivel de agua en el costado derecho del
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display. Se debe llenar hasta el indicador de MAX y durante su funcionamiento
debe mantenerse en el rango de MIN y MAX.
Figura 10. Nivel de llenado del tanque con agua.
7. En la unidad acondicionadora AMINCO-AIRE Fijar temperatura y humedad relativa
del aire de secado en nuestro caso de secado de Yuca Fijar 45°C y 10%
respectivamente.
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Figura 11. Ajuste por medio de perrillas de la temperatura en el display.
8. Tomar temperatura bulbo húmedo y bulbo seco inicial con ayuda del termómetro y
una gasa humedecida de agua para bulbo húmedo.
Figura 12. Toma de temperatura Bulbo Húmedo y Bulbo seco.
9. Con la Ayuda del anemómetro tomar el caudal del flujo de aire en 4 posiciones
distintas de la salida de la torre.
Figura 13. Toma velocidad salida de la torre.
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10. Ubicar las bandejas con el producto en sus compartimientos los cuales se
encuentra identificados con un número.
Figura 14. Ubicación de las bandejas respecto a su número en la torre.
11. Realizar tomas de temperatura de bulbo húmedo, temperatura bulbo seco y peso
del conjunto bandeja – producto en un intervalo de cada 30 min las primeras 3
mediciones y luego cada hora las ultimas 5 mediciones.
12. Registrar los datos de los intervalos en una tabla.
13. Finalizar el ensayo cuando no se presente variación en el peso del conjunto
bandeja y producto (alcance el equilibrio).
14. Tomar tres muestras de cada bandeja para determinar el contenido de humedad
final por el método de la estufa.
4. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Los resultados obtenidos en la práctica se presentan en la siguiente tabla:
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Tabla 3. Determinación del contenido de humedad. 24 horas de secado.
En primer lugar, es importante conocer el contenido de humedad inicial de la
muestra de estudio, para ello, se utilizó el método de la estufa, con un horno a
105°C, durante 24 horas, a continuación se muestran los resultados obtenidos:
Tabla 4. Determinación del contenido de humedad. 24 horas de secado.
De la anterior tabla, se puede observar que el contenido de humedad inicial de la
muestra era de 63%, las desviaciones estándar tienen un valor bajo, lo que indica
poca dispersión de los valores con respecto a la media, así como el coeficiente de
variación (en decimal), que indica una homogeneidad de los resultados.
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Este mismo procedimiento se realiza para cada intervalo de tiempo, obteniendo los
siguientes resultados:
Tabla 5. Datos de contenido de humedad en base humedad y base seca para
cada intervalo de tiempo.
Para la determinación del contenido de humedad en equilibrio se hizo uso de la
ecuación 2, la cual depende de la humedad relativa, la temperatura de secado y
de los parámetros propios para cada producto, a continuación se observa una
muestra de cálculo para un valor determinado de humedad relativa y temperatura
de secado, la humedad relativa vario durante el ensayo, mientras que la
temperatura permaneció constante, por lo cual en la tabla 6, se muestran los
valores encontrados para cada condición.
Tabla 6.Determinación del contenido de humedad de equilibrio (cálculo de
muestra).
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Tabla 7.Valores de contenido de humedad en equilibrio encontrados para cada
tiempo de secado
Una vez determinado el contenido de humedad en equilibrio de la muestra para
cada intervalo de tiempo, se procede a calcular la razón de humedad para cada
punto, este valor representa el cambio de humedad en el tiempo, y es aquel que
permite la construcción de la curva de secado, para este caso, se utiliza la
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ecuación 1, de Roa y Macedo, en la forma que involucra los valores de contenido
de humedad en base seca, el contenido de humedad inicial y el contenido de
humedad en equilibrio, a continuación se muestran los resultados obtenidos:
Tabla 8. Determinación de la razón de humedad experimental.
A partir de los datos consignados en la tabla 5, se procede a construir las
gráficas que representan la variación del contenido de humedad en base
seca y en base húmeda con respecto al tiempo, es importante tener en
cuenta que dichas graficas tienen la variación de estos parámetros para
cada capa delgada, siendo la capa número uno, la primera en recibir la
corriente de aire, y la capa número tres, la que se ubica más arriba y por lo
tanto su secado se realiza con el aire que ya ha atravesado la capa número
uno y número dos.
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Figura 15. Variación del contenido de humedad en base húmeda en el tiempo.
Figura 16. Variación del contenido de humedad en base seca en el tiempo.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0 2 4 6 8 10
CH
bh
(d
eci
mal
)
Tiempo (h)
CH bh vs Tiempo de secado
Capa 1
Capa 2
Capa 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 2 4 6 8 10
CH
bs
(de
cim
al)
Tiempo (h)
CH bs vs Tiempo de secado
Capa 1
Capa 2
Capa 3
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Después de tener la relación de humedad para cada una de las muestras
contenidas en las bandejas, se prosigue a calcular la relación de humedad para el
método dinámico de la ecuación 5, donde primero se calcula el promedio de la
temperatura bulbo seco (Tbs), de la temperatura bulbo húmedo (Tbh), y por
medio de la carta psicrométrica correspondiente a 2500 m.s.n.m se determina el
valor de la temperatura de roció (Td).
Tabla 9. Promedios de la temperatura de bulbo seco, bulbo húmedo y de rocío.
Para obtener los valores de presión de vapor de saturación (kg/m2) y Presión de
vapor (kg/m2), se calcula con las formulas (ecuación 6 y 7), Dónde:
𝑃𝑣 = 6.112 ∗ 𝐸𝑋𝑃 (17.7 ∗ 23,5
23,5°𝐶 + 243.5 ) ∗
100
9.81
𝑃𝑣 = 295,860𝑘𝑔
𝑚2
𝑃𝑣𝑠 = 6.11 ∗ 𝐸𝑋𝑃 (17.27 ∗ 45
237.3 + 45) ∗
100
9.81
𝑃𝑣𝑠 = 977,127 𝑘𝑔
𝑚2
Teniendo en cuenta los valores consignados en la tabla 2. Se tiene que los
parámetros m, n y q para yuca en barras son:
m= 0.0528022 n= 0.378484 q= 0.873252
Teniendo todos los parámetros se calcula la relación de humedad teórica para
cada intervalo de tiempo, donde por ejemplo para un tiempo t=0:
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𝑀𝑅 = 𝐸𝑋𝑃(−0.0528022 ∗ (977,126𝑘𝑔
𝑚2− 295,860
𝑘𝑔
𝑚2)
0.378484
∗ 00.873252
𝑀𝑅 = 1
Este mismo procedimiento se realiza para todos los tiempos en los cuales fueron
tomados los datos, a continuación se presentan los resultados teóricos obtenidos
para la razón de humedad para el secado en capa delgada de yuca en barras,
conforme a la ecuación 5:
Tabla 10. Valores teóricos de relación de humedad para cada intervalo de tiempo
Una vez obtenidos estos datos es posible graficar la razón de humedad
experimental obtenida por capas, y la razón de humedad teórica obtenida con la
ecuación 5, cuyos parámetros fueron calculados con las ecuaciones 6 y 7, a partir
de esto, puede obtenerse un coeficiente de correlación entre los valores teóricos y
prácticos, obteniendo así el grado de asociación entre las variables teóricas y
experimentales, a continuación se muestran los coeficientes de correlación para
cada capa:
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Tabla 11. Valores teóricos de relación de humedad para cada intervalo de tiempo
Figura 17. Relación de la curva de secado teórica con las curvas de secado
experimentales obtenidas para cada capa.
5. ANALISIS DE LOS RESULTADOS
A partir de este laboratorio, es posible observar y describir el comportamiento
durante el secado de un producto tan consumido en el país como lo es la yuca, es
importante en primer lugar resaltar que el secado es un proceso fundamental para
prolongar la vida útil del producto, ya que como es conocido, el aumento del
contenido de humedad (o un valor alto de la misma) aumenta la actividad del
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agua, la cual desencadena una serie de reacciones que contribuyen a la
senescencia del alimento y además crean las condiciones necesarias para el
desarrollo de microorganismos que afectan la calidad del mismo; en la sección de
cálculos y resultados se presenta la relación existente entre la razón de humedad
y el tiempo que transcurre mientras el producto es sometido a secado, en primer
lugar si se analiza con detenimiento la tabla 3, donde se consignan los datos
obtenidos en el laboratorio, es posible apreciar, que durante la primera hora es
donde se presenta la perdida más crítica de peso y por lo tanto de contenido de
humedad, valores que son mayores a los 150 gramos en el caso de la primera
variable y del 7% en el caso del contenido de humedad de la muestra, si
consideramos que la pérdida total de peso fue alrededor de 400 gramos, y la
pérdida total de contenido de humedad fue en promedio del 20% entre las tres
capas estudiadas, se puede afirmar que durante la primera hora, se llevó a cabo el
38% del proceso, y el restante 62% se realizó en un tiempo más prolongado,
correspondiente a 7 horas, esto se debe a que durante este tiempo, se realizó el
secado del agua libre, el cual es el tipo de agua más fácil de remover del producto
al no tener fuerzas que lo aten a las moléculas o componentes internos del
alimento en estudio; en cuanto al contenido de humedad en equilibrio se observa
que el valor no cambia mucho en el tiempo, ya que se mantienen la temperatura
de secado y la humedad relativa de dicho aire, si se observa ahora la tabla 10, en
donde se consignan los valores de razón de humedad experimentales para cada
capa de producto y los valores obtenidos con los parámetros de presión de vapor
y presión de vapor de saturación de las condiciones del proceso, se puede
observar claramente que la razón de humedad disminuye en un 30% desde el
comienzo del ensayo hasta su terminación, es importante resaltar, que si el
ensayo se hubiese prolongado, probablemente se hubiera observado que un
descenso más dramático en las variables de peso y razón de humedad, se
observa así mismo que la capa que más se ajusta a los valores teóricos de razón
de humedad en el proceso es la capa número dos, Teniendo en cuenta que la
capa más cercana al plenum entra en contacto primero con el aire que las otras
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capas, el producto en esta capa será sometido a procesos de transferencia de
calor y masa más fuertes, ya que el aire tiene mayor capacidad para hacerlo, así
la razón de humedad tendrá el valor más bajo de todas las capas, mientras que la
última capa, la más alejada del plenum, tendrá el valor más alto para un mismo
instante de tiempo al entrar en contacto con aire más exhausto, con menor
capacidad de secado.
En la práctica surgen diversos factores de dispersión de los datos que hacen alejar
el comportamiento real, del ideal. Por ejemplo, en el momento de toma de datos,
mientras de determinaba la temperatura de bulbo seco y la temperatura de bulbo
húmedo, la bandeja 1 permanecía fuera del secador, afectando el proceso.
Mientras que la bandeja 2 tuvo la oportunidad de permanecer en condiciones más
estables de secado; si en ensayos de tiempo determinados, la temperatura del
aire secante se estuviera variando, las propiedades psicométricas del mismo,
cambian, al aumentar la temperatura de bulbo seco, la temperatura de rocío
cambiará, variando la diferencia numérica entre estas dos temperaturas, que
definen la presión de vapor y la presión de vapor de saturación, cuya diferencia es
el término elevado por el coeficiente n, dentro del exponencial, que se encuentra
en la ecuación 5, es decir, que la razón de humedad tendrá un descenso mayor a
medida que la temperatura aumente, y un descenso menor si la temperatura se
mantiene o se disminuye durante los ensayos, dado el comportamiento
exponencial de la curva tal y como se observa en la figura 17; si se analiza más
detenidamente cómo varia la curva de secado obtenida experimentalmente, con la
calculada por la ecuación de Roa y Macedo, se observa que la curva de secado
obtenida por la ecuación de Roa y Macedo se comporta de manera similar a las
curvas obtenidas con los datos experimentales, disminuyendo la relación de
humedad de manera exponencial con el tiempo. Lamentablemente en el
experimento no se logró llevar hasta contenidos de humedad más bajos, de tal
manera que la curva de secado teórica presenta menores valores de razón de
humedad que los alcanzados en la práctica.
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6. CONCLUSIONES
El secado es uno de los procesos más importantes para prolongar la vida
útil de los alimentos tales como la yuca, dado que mediante este proceso
se disminuye la actividad de agua en el producto, retrasando las
reacciones químicas que se producen en el mismo y conllevan a la
senescencia y así mismo disminuyendo el riesgo de desarrollo de
microorganismos que afecten su calidad.
Los modelos matemáticos de secado cumplen satisfactoriamente con altos
grados de correlación con los datos experimentales, brindando una gran
herramienta para simular procesos mediante programas informáticos,
ahorrando grandes cantidades de recursos y tiempo.
El comportamiento que tuvo la yuca al someterse al secado fue disminuir el
contenido de humedad con el paso del tiempo, el tiempo de secado fue de
8 horas, el contenido inicial de humedad fue del 63% y el contenido de
humedad final promedio de la yuca fue del 35%.
Según las curvas de secado obtenidas experimentalmente se puede decir
que tienen un comportamiento muy acertado, teniendo coeficientes de
correlación muy cercanos a 1, es importante tener en cuenta que se
hubiese podido tener una mejor correlación si el tiempo de secado hubiese
sido más prolongado, ya que se hubiese podido alcanzar valores más
cercanos a los obtenidos con la ecuación de Roa y Macedo.
Se debió obtener que la pérdida de peso más pronunciada hubiese
correspondido a la bandeja número uno, ya que es la más cercana al
plenum y quien recibe el aire con el menor contenido de humedad, ya que
no ha absorbido humedad al pasar por una capa previa, se encontró en
cambio que la capa con mayor pérdida de contenido de humedad fue la
numero dos, ya que esta recibía el aire directamente cuando la bandeja
número uno se encontraba fuera del secador durante la medición de la
temperatura, lo cual también provoco posiblemente que este ganara
humedad.
7. RECOMENDACIONES
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Debido a la manipulación de las bandejas para su respectivo pesaje, se
sufrían alteraciones en las muestras de yuca, ya que al interactuar con el
medio ambiente que se encuentra a menor temperatura y para las últimas
mediciones a menor humedad relativa, es por esto que recomendamos
instalar pesas en el interior para cada bandeja que permita obtener el peso
en el tiempo requerido sin producir alteraciones.
Para que las muestras lleguen al contenido de humedad en equilibrio y
poder obtener resultados concluyentes se debe disponer de mayor
cantidad de tiempo para el desarrollo del laboratorio, para así obtener más
datos y disminuir el margen de error.
Es importante realizar cortes más uniformes de 1 cm2 por una longitud
estándar para tener unos parámetros de producto más uniforme y así
obtener un secado más uniforme. Se puede hacer uso de instrumentos de
corte.
Se recomienda no dejar el producto tanto tiempo afuera del secador, con el
fin de obtener resultados más precisos y lograr un mejor secado, tal y como
se presentaba en el caso de la bandeja número uno, la cual permanecía
afuera mientras se realizaba la lectura de temperatura de bulbo húmedo y
bulbo seco.
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