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