secado de frutas

1. Universidad Nacional Autónoma de Honduras en el Valle de Sula
Departamento de Química Industrial
Química Industrial
Nombre: Julia Nicole Lopez
Número de Cuenta: 20172031035
Asignación: Informe parte II
Sección de clase: 2000
Fecha: 1/4/2022

2. Introducción:
Los principales objetivos de Operaciones Unitarias son:
Estudiar las distintas operaciones básicas dentro de un proyecto productivo de la industria
química, petroquímica o de aquellas relacionadas, aplicando los conocimientos adquiridos
sobre los fenómenos de transporte y los balances de materia y energía.
Realizar cómputos para verificación, selección y diseño responsable de equipos que
impliquen operaciones de transferencia de cantidad de movimiento y de calor
Crear herramientas de diseño. Desarrollar el ingenio y la creatividad para impactar
positivamente sobre la calidad de vida de las personas y de la comunidad toda promoviendo
la seguridad, la calidad y el respeto por el ambiente a través de la creación y uso de la
tecnología.
Un balance de masa tomado sobre el proceso completo determina las cantidades requeridas
de materiales brutos y de productos obtenidos. Los balances sobre las “operaciones
unitarias” individuales establecen los flujos de las corrientes del proceso y sus
composiciones.

3. Objetivos:
 Entender de manera mas detallada los procesos unitarios que se llevana cabo en el
proceso de secado industrial
 Demostrar como el balance de masa es un dato indispensable en el proceso
industrial de secado de futas.

4. Operaciones unitarias:
 Secado:
El primer caso del secado de duraznos analizado corresponde a un secado convectivo
tradicional en bandejas, con un equipo operando a presión atmosférica y temperatura de
bulbo seco de 55°C. El producto entró al equipo con una humedad total del 78%, y una
cantidad de sólidos solubles de apenas 28°Brix. Este factor es un indicador de una baja
interacción molecular entre los sólidos y el agua al interior del producto. Presenta una etapa
prolongada de eliminación de agua a una velocidad constante, demarcando la existencia de
un porcentaje considerable de agua libre en el sistema. Por su parte, la etapa de evaporación
del agua no ligada es corta en comparación.
Se evaluó la cinética de deshidratación de una de la pera bajo secado convectivo, durante el
cual se organizó el producto como una camada de espuma en una bandeja metálica. El
secador de bandejas operó a 60°C y presión atmosférica. El espesor de la capa fue de 0,5
cm. se pueden observar las 3 etapas propias del secado, siendo los periodos II y III los
correspondientes a las velocidades decrecientes de deshidratación. En el caso de las pulpas
de fruta, ricas en azúcares como sacarosa, fructosa y glucosa, de alta solubilidad en agua, se
espera que exista una fuerte interacción soluto-solvente al considerar el producto como una
solución. Por esta razón, se puede ver que se tienen dos velocidades de retiro del agua no
ligada, cada vez menores al acercarse al equilibrio. Por otra parte, el tiempo de secado fue

5. prolongado en comparación con el secado convectivo tradicional, sin importar que se haya
utilizado una temperatura de proceso cinco grados mayores que en el primer caso.
La liofilización es un proceso de deshidratación que involucra la sublimación del agua
congelada al interior de un alimento. Variables como la velocidad de congelación, la
presión de trabajo, el espesor del lecho y la temperatura de secado secundario, influyen
considerablemente sobre la rata de secado, la eficiencia de la operación, y las características
finales del producto. Inicialmente, se tiene una deshidratación conductiva y convectiva, en
la que prima la transferencia de energía que favorece la sublimación de los cristales de
hielo. Posteriormente, gobiernan las etapas difusivas, en las cuales se va haciendo cada vez
menor la velocidad de pérdida de agua desde el producto. Al tratarse de una operación que
maneja temperaturas menores a los 0°C, se protegen los componentes termolábiles propios
de los sistemas alimentarios. Las reducciones de agua son bastante considerables, aunque el
alcance del equilibrio requiere de periodos prolongados. La velocidad de deshidratación
lenta se da porque no hay una transferencia de calor considerable, pues el sistema de
calentamiento no puede operar a altas temperaturas en pro de la conservación de los
atributos de calidad. Por esta razón, no se cuenta con una fuerza guía suficiente que permita
la igualación de las presiones de vapor de agua al interior y al exterior de la matriz de
interés. Según lo anterior, la transferencia de masa es más relevante en este proceso, en
comparación con el intercambio de calor. La primera etapa de secado corresponde a la
sublimación del agua libre del producto. Como se trata de una fruta con un elevado
contenido de azúcares, similar a como se explicó en el caso de la pulpa de guayaba, se
espera que la interacción soluto-agua sea fuerte. Es por esta razón que las frutas presentan

6. en general °Brix elevados, permitiendo considerarlas como soluciones homogéneas en las
que la remoción del solvente presenta mayor complejidad.
En la etapa II se tiene la primera etapa difusiva, mientras que III describe la segunda etapa
difusiva. En la primera, se tiene una velocidad considerable de remoción de agua por
difusión, hasta alcanzar una concentración de agua cercana a las mono capas ligadas. Sin
embargo, gracias a la alta porosidad de las frutas como el mango y el tomate (y de las frutas
liofilizadas en general) se facilita la salida del agua por capilaridad. La velocidad de secado
en la fase III debería ser mucho menor en comparación con la tasa obtenida en la etapa II, si
estas se llevaran a cabo a las mismas condiciones en el equipo. Sin embargo, al aumentar
paralelamente la temperatura y la presión al interior de la cámara de liofilización, se
favorece la salida del vapor de agua del alimento (mayor vapor) por lo que la rata de secado
es cercana en ambos periodos difusivos. La gran ventaja del proceso de liofilización, que
potencia la transferencia de masa, es la condensación permanente del aire de secado para
favorecer la eficiencia de la estación de bombeo. Al tratarse de un aire seco, se tiene una
disponibilidad casi permanente a la recepción del agua que cede el producto a través del
intercambio de materia.
 Molienda:
La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de las partículas de
una muestra sólida. La reducción se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por
medio mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más utilizados en las
máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento y cortado. En el laboratorio se
va a trabajar con el molino de discos y el molino de cuchillas. El molino de discos consta

7. de dos discos uno fijo y el otro rotatorio y el cual a su vez se puede graduar para obtener
una mayor distancia entre discos y así tener mayor o menor tamaño de partícula en el
producto, además de un tornillo rotatorio (ver figura 1). El molino de cuchillas consta de
cuatro cuchillas en una base rotatoria y seis cuchillas en las paredes del molino las cuales
por impacto y corte reducen el tamaño de las partículas. Las variables que podemos
controlar en esta práctica serán: La distancia entre los discos, cantidad de grano, tipo de
grano y tiempo, en esta práctica se variara la cantidad de recirculaciones en el molino de
discos y la cantidad de grano en el molino de cuchillas, además las variables de respuesta
son: El tamaño de grano y la eficiencia del equipo, teniendo en cuanta además de las
variables controlables, las perdidas en los equipos.
 Tamizado:
La separación de materiales sólidos por su tamaño es importante para la obtención de
diferentes productos. El tamiz consiste una superficie con perforaciones uniformes por
donde pasará parte del material y el resto será retenido por él. Para llevar a cabo el
tamizado es necesario que exista una vibración para permitir que el material más fino
traspase el tamiz. En el laboratorio utilizaremos una serie de siete tamices ya organizada
por el laboratorista y que es la utilizada para todas las muestras.
Balance de masas: M1= 5000kg
X+Y=1
X= h2o
Y= Solido

8.  Proceso 1: Secado de duraznos:
Balance por componentes:
Y1m1=Y3m3
0.11*5000= 0.88 M3
M3= 625 kg
 Balance de masas: M1= 5000kg
Proceso 2: Secado de peras:
Balance por componentes:
Y1m1=Y3m3
0.13*5000= 0.90 M3
M3= 722 kg
Balance global: m1=
m2+m3
M3: Xs=0.12 Ys= 0.88
Y
M1
X=0.89
Y=
0.11
M2: Xh2o=1
Balance global: m1=
m2+m3
M3: Xs=0.10 Ys= 0.90
Y
M1
X=0.87
Y=
0.13
M2: Xh2o=1
X+Y=1
X= h2o
Y=
Solido

9.  Balance de masas: M1= 5000kg
Proceso 3: Secado de mangos:
Balance por componentes:
Y1m1=Y3m3
0.1*5000= 0.93 M3
M3= 465 kg
 Balance de masas: M1= 5000kg
Proceso 1: Secado de duraznos:
Balance por componentes:
Y1m1=Y3m3
0.09*5000= 0.95 M3
M3= 427.5 kg
Balance global: m1=
m2+m3
M3: Xs=0.07 Ys= 0.93
Y
M1
X=0.9
Y= 0.1
M2: Xh2o=1
X+Y=1
X= h2o
Y=
Solido
Balance global: m1=
m2+m3
M3: Xs=0.05 Ys= 0.95
Y
M1
X=0.91
Y=
0.09
M2: Xh2o=1
X+Y=1
X= h2o
Y= Solido

10. Dimensiones de los equipos:
Secador de bandejas:
Cámara de secado al vacío:
640
480
45
950
100
540
710

11. Secador de tambor:
. El diámetro típico de las secadoras utilizadas en el procesamiento de alimentos varía
desde 24” (60 cm.) hasta 60” (152 cm.) de diámetro y con longitudes que van desde 24”
(60 cm.) hasta 144” (365 cm.).
Secador de túnel:
Dimensión (L*W*H):2060*1513*1924
Capas de estante para hornear: 8
Capa de estante para hornear (mm):122
Tamaño del disco de horneado (mm): 460x640x45

12. Secador por liofilización:
Este material se esparce en bandejas de aluminio pre- enfriadas de 30 cm x 40 cm, con un
espesor de 8mm a 12mm, el cual a temperaturas cercanas a los - 50° C se congeló
rápidamente.

13. Diagramas de flujo:
Secado de tambor
Secador de túnel:
1
• Diagrama de flujo
2
• el tambor en rotación se sumerge en un estanque del
material.
• se alimenta material liquido en el espacio entre los tambores.
3
• el material se rocía en la superficie del tambor.
• el líquido se aplica con un rodillo.
• El sólido seco final se le raspa al tambor, que gira lentamente
1
• Diagrama de flujo
• Entrada de aire nuevo
2
• Calefacción
• Soplante
• Carretillas
3
• Entrada del material humedo
• Salida de aire agotado
• Salida de material seco

14. Secador de bandejas:

15. Liofilización:
1
• Diagrama de flujo
2
• Acondicionamiento de la materia prima
• congelación
• sublimación
3
• ruptura de vacío
• almacenamiento
• rehidratación

17. Conclusiones:
 Sabiendo el concepto de operación unitaria podemos concluir que en el proceso de
secado, así como en otros procesos estas operaciones son la base del diseño de
plantas químicas. En este proceso abordamos las operaciones de secado, tamización
y molienda que son los que se utilizan de manera más general en todos los tipos de
procesos de secado, de esta manera concluimos que sin la automatización de estas
operaciones seria mucho mas dificultoso poder llevar a cabo estos procesos.
 Los balances de masa son una de las herramientas más importantes con las que
cuenta la ingeniería de procesos y se utilizan para contabilizar los flujos
de materia y energía entre un determinado proceso industrial y los alrededores o
entre las distintas operaciones que lo integran. Además ayudan a la empresa en
general para ver si los procesos son factibles a nivel económico, calculando los
insumos necesarios , para ver si el proceso generara un producto rentable.

18. Bibliografía:
 Aula virtual, Balances de materia y energía (ugr.es/~aulavirtualpfciq/BMyBE.html)
 Luis Fernando Gutiérrez Mosqueraa,c*, Sebastián Arias Giraldob,c, Danny Garzón
Jiménezb,c, Darío Fidel Martínez Pantojab,c, Andrea Osorio Alturob,c, Santiago
Restrepo López, Modelamiento de la operación unitaria de deshidratación bajo
diferentes esquemas de secado, : 05 de abril de 2015. Aprobado: 12 de mayo de
2015, http://vip.ucaldas.edu.co/vector/downloads/Vector6_13.pdf