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proyecto de operaciones de ingenieria
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Universidad Nacional Experimental
Simón Rodríguez
Núcleo Canoabo
Ingeniería de Alimentos
Operaciones de Ingeniería IV
Facilitadora: Participantes:
Ing. Avalo Belkys Palencia Andrea
Palencia Leonardo
Julio de 2010
Objetivos
General.
Realizar el proceso de secado por aspersión de una mezcla equitativa de jugo de piña y
jugo de pepino.
Específicos.
1. Caracterizar la mezcla de jugo en cuanto a: grados Brix, pH, densidad, vitamina C,
humedad, peso y volumen.
2. Realizar el proceso de secado para condiciones especificas de humedad absoluta,
relativa, temperatura de bulbo seco y húmedo del aire, potencia en el secador,
temperatura a la salida de la cámara, temperatura de bulbo seco y húmedo a la
salida del aire en el ciclón, tiempo del proceso de secado.
3. Determinar el flujo de aire húmedo y seco manejado en el secador mediante placa
de orificio, utilizando un delta h manométrico, suministrado por el profesor.
4. Caracterizar el producto seco en cuanto a: grados Brix, pH, densidad, vitamina C,
humedad, peso final.
5. Realizar balance de energía en el secador y determinar el calor suministrado por la
resistencia eléctrica para el calentamiento de flujo del aire.
Resumen
Introducción
Materiales, Equipos y Reactivos
Equipos
Spray Dryer (Marca Anhidrido, modelo 1).
Balanza.
Brixómetro.
Estufa al aire.
Marmita.
pHmetro.
Materiales
Ollas.
Embudos.
Licuadora.
Cilindros graduados.
Pipetas volumétricas.
Vasos precipitados.
Fiolas.
Papel de filtrado.
Desecador.
Lienzo.
Reactivos
Maltodextrina (100g).
Descripción del Equipo
Secador Spray Dryer (marca Anhidrido modelo 1): el equipo consta de las siguientes partes:
1. Una cámara de secado recubierta interiormente con acero inoxidable, aislado
térmicamente, iluminado interiormente y con diámetro de un (1) metro.
2. Puerta de la cámara de acero inoxidable y con visor de vidrio.
3. Sistema de atomización:
a. Centrifuga mediante un atomizador que gira a 5000 RPM acoplada a un motor de
26 RPM.
b. Por inyección de aire a través de una boquilla.
4. Suministro de aire de secado, por medio de un ventilador centrifugo. La temperatura del
aire es elevada por un calentador eléctrico de 9 Kw situado en el ducto de aire, en la tapa
de la cámara.
5. El producto se recolecta mediante un ciclón ubicado a un lado de la cámara.
6. La tubería del producto que conecta la cámara con el ciclón es de acero inoxidable.
7. Del ciclón y por la parte superior del mismo sale la tubería de descarga de aire, de un (1)
metro de largo.
Método Operatorio
1. Verificar el suministro de aire y energía del equipo.
2. Activar el compresor.
3. Verificar que el atomizado este bien ensamblado.
4. Colocar el tanque de alimentación en la parte lateral del Spray Dryer.
5. Ensamblar la línea de alimentación con su respectiva manguera y llave para controlar el
caudal de alimentación.
6. Suministrar de 4 a 5 gotas de aceite en el tubito del atomizador y repetir este paso cada 2
minutos.
7. Abrir la llave de aire comprimido con presiones de entre 2,5 a 3 bar.
8. Colocar el regulador de Kw hasta que la temperatura sea de 150°F.
9. Controlar el regulador de velocidad en un intervalo de 7 a 8 RPM.
10. Calibrar el equipo con agua, el cual se alcanza cuando las gotas no choquen con las
paredes internas del equipo.
11. Colocar el colector de producto terminado.
12. Suministrar el producto líquido por el tanque de alimentación.
13. Esperar el tiempo necesario para obtener un producto seco.
14. Terminado el proceso retirar el producto seco.
15. Desactivar el ventilador.
16. Desactivar el regulador de velocidad.
17. Colocar el regulador de Kw en cero (0).
18. Cerrar la llave de aire comprimido.
19. Lavar los componentes del equipo.
20. Limpiar y desactivar las líneas de suministros del equipo.
Normas de Seguridad
Mantener la puerta de la cámara cerrada mientras se realizar el secado.
Verificar que la empacadura de la puerta este bien ajustada.
Ajustar las conexiones de los servicios dispensables.
Ajustar adecuadamente el recipiente colector.
Esquema Tecnológico
Recepción Selección Clasificación Lavado
PeladoTroceadoLicuadoEscaldado
Secado Envasado
Cálculos Típicos
Cálculo del contenido de humedad para la caracterización de la muestra de jugo de piña
y pepino.
Demostración:
%H=Po−PiPo
∗100
Sustituyendo:
Para la muestra A
%H1=3,0393g−2,9803g3,0393g
∗100=1,94%
Para la muestra B
%H 2=3,0736 g−3,0059 g3,0736 g
∗100=2,20%
Calculo del promedio del contenido de humedad
%H prom .=1,94+2,202
=2,07%
2,07% 0,0207 ghúmedos/100gmuestra
Cálculo del ∆h del fluido:
∆h de fluido = ∆ hman∗ρ liq .man.∗gρ fluido∗g
La presión manométrica es ejercida por el fluido manométrico (alcohol)
Donde: ρ alcohol = 783 Kg/m3
g = 9,8 m/seg2
∆h man = 12cm = 0,12m
ρaire=PabsR∗T =
100374,22 N /m2
287 N∗mKg∗° K
∗301 ° k = 1,16 Kgm3
Pabs= P man + P atm = 920,8 N/m2 + 99453,41 N/m2 = 100374,22 N/m2
P man = 783 Kg/m3 * 9,8 m/seg2 * 0,12 m = 920,80 N/m2
Patm=746mmHg∗1,0∗105N /m2750mmHg = 99453,41 N/m2
∆h de fluido = ∆ hman∗ρ liq .man.∗gρ fluido∗g = 0,12m
783 Kgm 3
∗9,8m /seg 2
1,16 Kgm 3
∗9,8m /seg 2=81malcohol
Cálculo de la Viscosidad cinemática del fluido que circula por la placa:
v=μ fluidoρ fluido
fluido=air e
A 28 °C la μ del aire es de 0,0185 Cp = 0,000185 g/cm*seg = 1.85*10-4 g/cm*seg.
Con ρ aire=1,16Kg/¿m3
v=1.85∗10−5 Kg /m∗seg
1,16Kg /m3=1,60∗10−5 m2
seg
Cálculo del flujo volumétrico de aire húmedo a través de la placa de orificio
ℜK
= Dov
∗√2∗g∗∆hfluido
Do= diámetro del orificio = 5,1 cm
Di= diámetro del ducto (donde está instalada la placa) = 10,9 cm
B = DoDi
=0,00510,0109 = 0,4678
ℜK
= 0,0511,60∗10−5∗√2∗¿9,8 m
seg2∗81m ¿
ℜK
=¿127004,98; en gráfica: K = 0,61
F ' ' v=K∗Ao∗√2∗g∗∆ h fluido
F ' ' v=0,61∗3,1416∗( 0,051m2
2)√2∗9,8m / seg2∗81m
F ' ' v=0,049 m3
seg=176,4 m3aire húmedo
hr
Cálculo del flujo másico del aire húmedo
G' '=F' ' v∗ρ air e
G' '=176,4 m3aire húmedohr
∗1,16 Kgm3
G' '=204,62 Kgairehumedohr
Cálculo del volumen húmedo
Vh=22,4∗T273
∗[ 1MB
+ YMA
]
Donde:
Vh: volumen húmedo (m3 a. húmedo/kg a. seco)
MA: peso molecular del agua (18 gr/mol)
MB: peso molecular del aire (29 gr/mol)
Y: humedad absoluta (kg de agua/kg de aire seco)
T: temperatura (oK)
Vh=22,4∗T273
∗[ 1MB+ YMA ]= 22,4∗302273
∗[ 129+ 0,019918 ]Vh¿0,88 m3aire humedo
kgaire seco
Cálculo del flujo de aire seco
G= F ' ' vVh
Donde:
F’’v: Flujo volumétrico de aire húmedo (m3 a. húmedo/hr)
Vh: volumen húmedo (m3 a. húmedo/kg a. seco)
G=176,4 m3aire humedo
hr
0,88 m3aire humedokg aire seco
= 200,45 Kgaire secohr
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