Estudios de la cinética de secado del membrillo

1. UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
OPERACIONES UNITARIAS II
“Estudio de la cinética de secado del membrillo”
Daniel Antonio Morales Félix
Hermosillo, Son. 21 de Abril del 2016

2. Study of Drying Kinetics of Quince
(Estúdio de lá cinética de secado de membrillo).
Autores:
Maria João Barroca, Raquel P. F. Guiné
1CERNAS / ISEC, Instituto Superior Politécnico de Coimbra,
Coimbra, Portugal.
2CI&DETS, Escola Superior Agrária de Viseu, Instituto Politécnico
de Viseu, Viseu, Portugal.
Pag. electronica
http://repositorio.ipv.pt/bitstream/10400.19/1132/1/2012_Valencia_
Ata_Oral_Drying%20Kinetics.pdf

3. ÍNDICE
 Introducción.
 Materiales y métodos.
 Procedimiento de secado.
 Determinación de la curva de secado.
 Resultados y Discusión.
 Conclusiones.

4. INTRODUCCIÓN

5.  El fruto de membrillo (Cydonia oblonga), es un miembro de la
familia de las rosáceas, conocido por su olor característico y
agradable sabor.
Al igual que otras frutas, estos son
perecederos; por lo tanto, el proceso
de secado es bastante ventajoso, ya
que al reducir la cantidad de agua
del material se disminuye la
actividad microbiológica a un nivel
que previene el deterioro

6.  A pesar de que el secado es uno de los métodos más comunes que
se utilizan para mejorar la estabilidad de alimentos, es un proceso
complejo que implica la participación simultanea de los
fenómenos de transferencia de calor y transferencia de masa.
 Sin embargo, la aplicación teórica de estos fenómenos a los
productos alimenticios se hace difícil debido a la estructura
compleja y a los cambios físicos y químicos que ocurren durante
el secado.

7.  Koç en el año (2008) Estudio el efecto de diferentes métodos de
secado (secado convencional en la cama y la bandeja de
secadores de fluido, secado por aire asistido por infrarrojos, la
deshidratación osmótica combinados con el secado convencional
de aire y secado por congelación).
 Según los resultados, la densidad aparente, la densidad de la
sustancia, la porosidad y la contracción de membrillo se llegó a la
conclusión que todas las propiedades, excepto la densidad de la
sustancia, se vieron afectados por los métodos de secado.

8.  Debido a la complejidad que implica, los modelos más comunes
para describir el mecanismo de transporte de calor y masa son
empíricos y se correlacionan la influencia que ciertas variables de
proceso ejercen sobre el proceso de eliminación de la humedad.
 Las variables que influyen en el comportamiento de secado
incluyen parámetros internos y externos (por ejemplo, las
propiedades físicas y termo físicas del material que se está
secando, temperatura, humedad y velocidad del gas de secado).

9.  La investigación sobre los efectos de estos parámetros en el
proceso de secado de membrillo es todavía muy escasa.
 Kaya en el año(2007) estudio el efecto de la temperatura del aire
a 35 ºC, 45 ºC y 55 ºC en el secado de membrillo, pero con bajas
velocidades del aire, 0,2, 0,4 y 0,6 m / s.
 Por lo tanto, los experimentos realizados dirigidos a estudiar el
secado al aire de membrillo en términos de cinéticos se evaluaron
a diferentes temperaturas (40, 50 y 60 ºC) y velocidades de aire
de 0,7, 0,9 y 1,2 m / s.

10. MATERIALES Y METODOS

11.  Procedimiento de secado
1) Rodajas de membrillo pesando aproximadamente 120 g con un espesor
de 0,3 mm se colocaron en una bandeja de malla de alambre (25 cm x
20 cm) en una unidad de secado, que tiene una sección transversal
cuadrada de (30 cm x 30 cm) y una longitud de 2,5 metros, siendo la
bandeja colocada en el medio de la unidad de secado.
2) Aire fluye paralelo a las superficies de secado horizontales de las
muestras.
3) La tasa de flujo másico del aire de secado se regula por una sensor
accionado a través de un motor de velocidad variable y la temperatura
se regula mediante un reóstato. Ambos instrumentos están ubicados en
la parte superior de la unidad de secado.

12.  El contenido de humedad inicial de las rebanadas se determinó
por pérdida de peso en una cámara de secado a presión
atmosférica y 105 ºC.
 Cada experimento de secado era independiente, y los membrillos
utilizados para todos los ensayos eran de la misma granja y tenía
el mismo contenido de humedad inicial promedio.
 Durante los experimentos, el peso de la muestra y la temperatura
(ambiente, antes y después de la bandeja) se registraron a cada 40
segundos, utilizando, respectivamente, una balanza y termopares
acoplados al medidor de (humedad / temperatura) conectado a un
PC.

13.  Determinación de la curva de secado
 Debido a las diferencias en la masa inicial del membrillo y el
contenido de humedad de la muestra (W) se expresó en una base
seca. La curva de secado para cada experimento se obtuvo
trazado la humedad (W) de la muestra como una función del
tiempo de secado, t, medido en minutos
 Se utilizó la velocidad de secado (-d (Wt +t-Wt) / dt) para
caracterizar la cinética de secado de membrillo y los resultados se
representaron frente t, en minutos, y con respecto a la humedad
media (Wm) entre el intervalo de t y t + t.

14.  Aparte de la velocidad de secado, los datos obtenidos
experimentalmente para las diferentes temperaturas y la velocidad
del aire estudiados se representaron gráficamente en forma de
relación de humedad (MR) en función del tiempo.
 MR define como: MR = (W-We) / (W0-We)
 donde W, We y W0 son, respectivamente, el contenido de
humedad en el tiempo t, el contenido de humedad de equilibrio y
el contenido inicial de humedad, todo expresado en base seca
(g agua / g de sólidos secos).

15. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

16.  El promedio de contenido inicial de humedad en las muestras
membrillo era 0.805 (g de agua / g en base húmeda) que
corresponde a 4.12 (g de agua / g de peso seco).
 Antes de los experimentos de secado de membrillo, el equipo se
ha ejecutado durante aproximadamente una hora para alcanzar las
condiciones de estado de equilibrio de temperatura y velocidad
del aire.
 Cada experimento de secado se continuó hasta que se alcanzó el
contenido de humedad de equilibrio.

17.  GRAFICA 1 (W/t)
 Figura 1: Perfiles de humedad para las temperaturas de 40, 50 y 60 ° C y la
velocidad del aire de 0,9 m / s.

18.  GRAFICA 2 (W/t)
 Figura 2: Variación de la humedad a lo largo de un tiempo de secado para
diferentes velocidades del aire a 60 ºC.

19.  GRAFICA 3 (dW/dt)/Wm
 Figura 3: Curva de velocidad de secado frente al contenido de humedad de
temperaturas de 40 ºC, 50 ºC y 60 ºC y velocidad del aire de 0,9 m / s.

20.  GRAFICA 4 (dW/dt)/Wm
 FIGURA 4: Secado curva de tipos en comparación con el contenido de
humedad a 60 ° C y la velocidad del aire de 0,7 m / s, 0,9 m / s y 1,2 m / s.

21.  Los datos de la cinética de secado obtenidos para las diferentes
temperaturas y velocidades de aire estudiados, en forma de
proporción con respecto al tiempo la humedad, se ajustó a seis
modelos diferentes cinéticas comúnmente citados en la literatura:
Newton, Modificado página, Henderson & Pabis, Wang y Singh,
Vega- Lemus y logarítmica (Yaldýz y Ertekýn, 2001; Togrul y
Pehlivan., 2003; Lahsasni et al, 2004).
 A partir de los resultados obtenidos para los parámetros estimados
con la desviación estándar correspondiente, así como el
coeficiente de determinación que caracteriza a cada accesorio, fue
posible concluir que los mejores modelos para el caso en estudio
son la modificación de página, Henderson & Pabis y logarítmicas
con R2 que oscila entre 0,9913 y 0,9999.

22. Figura 5: Montaje de la relación de
humedad con el modelo de
modificación de página a diferentes
temperaturas y la velocidad del aire
de 0,7 m / s.
Figura 6: Colocación de la relación
de humedad con el modelo de la
Página Modificada a diferentes
velocidades del aire y la temperatura
de 60 ºC.

23. CONCLUSIONES
 Los resultados mostraron que las curvas de humedad para el
secado de membrillo a las tres temperaturas siguieron una forma
sigmoidal, característica de los procesos de secado, y dieron
evidencia de una reducción en el tiempo de secado con el
aumento de la temperatura, desde 8.2 horas a 40 ºC a 6.0 h a
60°C.
 El aumento de la velocidad del aire de 0,7 a 1,2 m / s, a una
temperatura constante de 60 ºC, se originó una mayor velocidad
de secado. Sin embargo, el efecto de la velocidad del aire de
secado en la velocidad de secado era casi insignificante para las
relaciones de humedad más bajos.

24.  La cinética de secado obtenidos para las diferentes condiciones estudiadas en
los diferentes ensayos, expresados en forma de proporción con respecto al
tiempo la humedad, se ajustó a diferentes modelos.
 Sin embargo, en base a los resultados de la desviación estándar, así como en la
información estadística adicional, el modelo de la Página Modificada fue uno
de los mejores modelos para describir esta cinética de secado.

25. GRACIAS POR SU ATENCION