Influencia de las condiciones de secado

1. Influencia de las condiciones de secado
en la difusividad efectiva de humedad,
energía de la activación y el consumo
de energía durante el secado en capa
fina de Berberis fruta (Berberidaceae)
Operaciones Unitarias 2
José Alfredo Verdugo Oyama
Hermosillo, Sonora a 28 de abril del 2016

2. Influencia de las condiciones de secado en la difusividad
efectiva de humedad, energía de la activación y el consumo de
energía durante el secado en capa fina de Berberis fruta
(Berberidaceae)
 Mortaza Aghbashlo, Mohammad H. kianmehr, Hadi Samimi-
Akhijahani
 Department of Agriculture Machinery, University of Tehran,
Aboreyhan Campus, Iran
 Información del articulo
 Recibido el 22 de Julio del 2007
 Aceptado el 5 de marzo del 2008
 Disponible en línea desde el 28 Abril del 2008

3. Contenido
1. Introducción
2. Materiales y métodos
3. Resultados
4. Conclusión

4. 1) Introducción

5.  Berberis o agracejo (Berberis vulgaris) es una fruta que se conoce
como planta medicinal y ornamental en el mundo.
 El principal objetivo del presente estudio fue calcular la difusividad de
humedad efectiva y la energía de activación para el secado de capa
fina Berberis de fruta. Por otra parte, este documento también
estudia la evaluación de la influencia de la condición del aire en la
difusividad de humedad, la energía de activación y el consumo de
energía para el secado de las bayas berberis en capa fina.

6. 2) Materiales y métodos

7. 2.1) Muestras y preparación
 Frutas frescas berberis fueron compradas en una granja en la ciudad de
Birjand de la provincia de Khorasan y se almacenaron en un refrigerador a 5°C
 Se determino la humedad de las frutas usando un horno secando 20 gramos
de muestra en experimentos de 4 repeticiones a una temperatura de 105±
2°C y con una balanza, la humedad era de 78.28% aproximadamente
 Los experimentos se realizaron a temperaturas de aire caliente de 50°C, 60°C
y 70°C. A cada temperatura se ajustaron cuatro valores de velocidad: 0,5, 0,7,
1, y 2 m / s.

8. 2.2) Condición de secado
 El secador fue instalado en un ambiente con una humedad relativa de
alrededor de 40-50% y la temperatura ambiental era de 16-22°C
 El pesaje se realizo en intervalos de tiempo cortos (5 min)
aumentando gradualmente hasta 1 hora
 Durante los experimentos, la temperatura ambiente, en relación
humedad y temperaturas de entrada y salida de aire de secado en se
registraron cámara de secado.

9.  Figura 1 .-Diagrama esquemático del secador: (1) la bandeja, (2) la
ubicación de sensor, (3) cámara aislada de secado, (4) base del
secador, (5) el calentador, (6) inversor, (7) electromotor, (8) del
ventilador y (9) controlador automático.

10. 2.3) Principio teórico
 La solución analítica de la segunda ley de Fick de difusión en estado
no estacionario en un cuerpo esférico puede describir el transporte
de humedad durante el proceso que se dio en el periodo de velocidad
decreciente, suponiendo que la difusividad efectiva de humedad es
constante y radial durante el proceso de secado y se calcula por la
siguiente ecuación:

11.  Donde Mt es el contenido de humedad en cualquier momento (kg de
agua / kg de sólido seco),
 M0 es el contenido de humedad inicial (kg de agua / kg sólido seco), y
 Me es el contenido de humedad de equilibrio de la muestra (kg de
agua /kg sólido seco), es la relación de humedad
 n = 1,2,3,. . . el número de términos tomados en consideración, t es el
tiempo de secado
 Deff es difusión de humedad efectiva

12. Ajustando la ecuación
El Coeficiente de difusión es obtenido con los datos experimentales
 Para el volumen de las bayas se uso el método de desplazamiento de tolueno de
200 bayas. El radio equivalente de la baya Berberis se encontró a cabo mediante la
nivelación del volumen de una sola baya
 re=3.76x10^-4m

13.  La energía de activación se calculó mediante el uso de un tipo de ecuación
Arrhenius.
 donde Ea es la energía de activación, Rg es constante universal de los gases
[8,3143 kJ / mol], aquí es la temperatura absoluta del aire [K], y D0 es constante.
 La pendiente de la recta seria igual a:

14.  Durante los experimentos, el total de energía necesaria para el secado de 1 kg de
fruta fresca Berberis se calcularon utilizando la siguiente ecuación
 donde Et es la energía necesaria para el secado total de en cada estado de la
experimentos; A es el área de la bandeja; t es la velocidad del aire; ρa es la
densidad del aire; Dt es tiempo total de secado; DT es diferencias de temperatura
y Ca es el calor especifico
 Donde Ekg es la energía especifica requerida y W0 es el peso inicial.

15. 3) Resultados

16. 3.1) Calculo de la difusividad humedad
efectiva
 Figura 2.-Ln(MR) contra tiempo
cuando la velocidad del aire es
de 0.5m/s para el secado en
capa fina de la fruta berberis.
 Figura 3.-Ln(MR) contra tiempo
cuando la velocidad del aire es
de 0.7m/s para el secado en
capa fina de la fruta berberis.

17.  Figura 4.-Ln(MR) contra tiempo
cuando la velocidad del aire es
de 1 m/s para el secado en capa
fina de la fruta berberis.
 Figura 5.-Ln(MR) contra tiempo
cuando la velocidad del aire es
de 2 m/s para el secado en capa
fina de la fruta berberis.

18.  Tabla 1.- Difusividad de humedad efectiva y coeficiente de
correlación del experimento.

19. 3.2) influencia de la condición del aire en Deff
 Figura 6.-Deff contra
temperatura a diferente nivel de
velocidad de aire
 Tabla 2.- Ecuación ajustada para
Deff cuando la velocidad del
aire es constante

20.  Figura 7.-Deff contra la
velocidad del aire a diferente
temperaturas del aire
 Tabla 3.- Ecuación ajustada para
Deff cuando la temperatura del
aire es constante

21.  Usando multiples análisis el
valor de Deff es ajustado
en la siguiente ecuación
 Figura 8.-Efecto de la
temperatura del aire y la
velocidad en Deff

22. 3.3) Calculo de la energía de activación
 Figura 9.-Ln(Deff) contra 1/Tabs
a diferentes velocidades para el
secado
 Tabla 4.- Energía de activación y
coeficiente de correlación a
diferentes velocidades del aire

23.  Figura 10.-Influencia de la
velocidad del aire en la energía
de activación

24.  Figura 11.-Energía total
requerida para el secado a
diferentes temperaturas y
velocidades del aire
 Figura 12.-Energía especifica
requerida para el secado a
diferentes temperaturas y
velocidades del aire

25. 3.4) Comparación entre el secado de la fruta
berberis usando un método distinto
 Figura 13.- Secado de la
fruta berberis usando un
secador convectivo contra
secado solar

26. 4) Conclusiones

27.  El valor de la difusividad de humedad efectiva varia desde 3.320x10^-0 hasta
9x10^-9 m^2/s
 La Ea calculado para el secado de la fruta varió desde un mínimo de 110.837 a un
máximo de 130,61 kJ / mol
 El valor de energía necesaria en diferentes niveles de la temperatura y velocidad
del aire variaba a partir 0.643348 a la 35.20032 (kWh)
 Requisito de energía específica varió desde un mínimo de 20,9355 a un máximo
de 1.110,07 (kWh / kg).

28. Gracias por su atención