ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL
INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
LABORATORIO N ⁰ 6 : SECADO POR
ATOMIZACION
PROFESOR DE LABORATORIO: SALAS DE LA TORRE , NORMA
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AUTORES: -
MENDOZA MEDINA, GEOVANI
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RONDAM LLACMA ,LAURA
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LOPEZ GARCIA , RORMAN
VII CICLO LIMA, S.J.L.15 DE JULIO DE 2014
1. INTRODUCCION
I.
INTRODUCCION Los diferentes tipos de secado tienen como objetivo la eliminacion total o parcial del agua en el alimento , lo cual conlleva a un mejor manejo de este , contribuye a su estabilidad en el tiempo , ademas que se genera un valor agregado a la materia inicial.
Existen diversos tipos de secadores entre los cuales se encuentran los de bandeja , los de fluidizacion, los de torres giratorias , las que se apoyan en la atomizacion y otras. Todas ellas tienen el fin de reducir la cantidad inicial del agua en el producto.
Para el presente laboratorio se usa como materia de entrada a la leche , la cual sera sometida a secado por medio del equipo de atomizacion , lo cual hara que la leche sea dispersada en formas de gotitas y estas abosroban mejor el calor proporcionado por el aire caliente.
En el informe se presentaran los datos obtenidos , como el peso de producto seco , el calor perdido en la operación, la velocidades a las que se someten al producto ,tambien se hara referencia a los parametros con el cual el equipo debe funcionar , como la presion de la bomba, el volumen de aire de entrada y las temperaturas tomadas en los balones.
II. OBJETIVO
Conocer la operación de secado por atomización para productos líquidos.
Determinación del rendimiento, balance de masa y de energía.
Conocer el funcionamiento del equipo de atomización así como sus partes.
Revisar que parámetros se cumplen al producir el secado del producto líquido.
Conocer las relaciones existentes entre las condiciones de operación de equipo de secado y las características del producto final.
III. REVISION BIBLIOGRAFICA A. SECADO POR ATOMIZACION El secado por atomización (o atomizador) es un aparato de secado pal aire para líquidos (Granados Jarque, 1984) La atomización es un proceso que se utiliza bien para conservar los alimentos o bien como método rápido de secado. El objetivo principal es secar (mediante la utilización de aire caliente) los productos lo más rápidamente posible y utilizando bajas temperaturas. El fundamento de la atomización es la formación de gotas y estas entran en contacto con el aire caliente .La etapa de atomización produce un rocío para una condición optima de evaporación y por consiguiente un producto dentro de las características tecinas. La atomización disponible varían de acuerdo al tipo de energía utilizado para producir las gotas (Barboza Canovas y Vega Mercado, 2000) Los productos mas difíciles de secar por atomización son aquellos en los que los sólidos totales contienen poco soporte celulósico o amiláceo y contienen azucares o componentes análogos que dan lugar a sólidos higroscópicos, si bien la termoplasticidad y la higroscopicidad pueden corregirse por la adición de ciertos soportes autorizados en la industria de alimentos (Fito Maupoey, 2001)
B. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE SECADO POR ATOMIZACION Los equipos de secado por atomización se pueden clasificar en:
Horizontal paralelo.
Vertical paralelo descendente de flujo lineal de aire.
Vertical paralelo descendente de flujo helicoidal de aire.
Vertical paralelo descendente de flujo mixto.
Vertical paralelo ascendente.
Vertical en contracorriente.
C. PARTES DE UN EQUIPO ATOMIZADOR En los procesos de secado por spray, el material de alimentacion que es liquido o tiene alguna fluidez es atomizado dentro de una gran cámara, en la cual se introduce aire caliente (u otro gas) El liquido es rápidamente evaporado, dejando partículas solidas que deben ser separadas del aire. El movimiento del aire y del material ocurre aproximadamente a favor de la corriente.
Por esto un secador spray consta de las siguientes partes básicas:
Cámara de secado.
Alguna forma de atomizar el material de alimentación dentro de la cámara de secado.
Alguna forma de introducir aire caliente dentro de la cámara de secado.
Alguna forma de sacar el aire de la cámara de secado en algún alejado de la zona de alimentación y de la entrada de aire caliente.
Alguna forma de separar el producto de instalaciones de secado spray.
Figura 1. Esquema de un equipo de secado por atomización
D. LECHE EN POLVO La leche en polvo o deshidrata se obtiene mediante el proceso de secado. Este proceso se lleva a cabo en torres especiales de atomización, en donde el agua que contiene la leche es evaporada, obteniendo un polvo de color blanco amarillento que conserva las propiedades naturales de la leche. La leche en polvo se usa como materia prima en la fabricacion de alimentos para niños y de leche reconstituida en paises en vias de desarrollo (Ellner ,2000)
Fig 2. Leche en polvo de color amarillenta
IV. MATERIALES Y MÉTODOS A) Materiales
Leche en tarro Agua destilada Recipientes pequeños (Becker) Papel toalla
B) Equipo
C)
Equipo atomizador Balones del equipo Balón ciclón Cabezal o Jet Pinzas sujetadoras
Métodos para el secado por atomización
Se empezó con tomar los pesos de los balones y su posterior limpieza para que sea ensamblado en las partes indicadas, la colocación de las termocuplas deben ir a la entrada para controlar la temperatura y a la salida para registrarse la de salida también, luego se tomo a la muestra que fue la
leche y en otro recipiente se tuvo agua este último para limpiar el equipo antes de atomizar al material. El equipo debe funcionar a ciertos parámetros pues se debe tener en cuenta que este debe trabajar a una presión de operación en 0.9 bar aproximadamente, mientras que la bomba debe estar en 2m/s y el flujo de entrada del aire debe estar entorno a los 6m 3/s
Materia prima (leche fresca)
Normalización
Enfriamiento
Paseurización
Concentración
Homogenización
Secado
Leche en polvo
Envasado
TEA= 140-160 °C TSA= 70- 85°C
V. RESULTADOS TABLA N° 1 Pesos del equipo de secado Peso de los balones del equipo Peso del balón pequeño Peso del balón grande Peso del ciclón Peso de la cámara de secado
0.212 Kg 0.329 Kg 0.712 Kg 5.435 Kg
TABLA N° 2 Pesos de leches Pesos de la leche en la operación de secado Peso de la leche usada Peso de la leche en ciclón Peso de la leche en la cámara Peso de la leche en el balón pequeño Peso de la leche en el balón grande
0.554 0.003 0.056 0.002 0.000
Kg de leche liquida Kg de leche en polvo Kg de leche en polvo Kg de leche en polvo Kg de leche en polvo
TABLA N° 3 Temperaturas trabajadas en el laboratorio Temperatura trabajadas en laboratorio 20 ⁰C
T⁰ ambiente T⁰ entrada T ⁰ salida
150 ⁰C 80 ⁰C
TABLA N°4 Condiciones de operación en el equipo de secado por atomización Condiciones de operación del equipo Presión de operación Velocidad de la bomba Flujo volumétrico del aire
13 psi o 0.9 bar 2 m/s 6 m3/s
VI. CALCULOS DE LA OPERACIÓN Calculo de la eficiencia termina Donde T1
Temperatura del aire caliente a la entrada
150
T2 To
Temperatura del aire caliente a la salida Temperatura atmosférica
80 20
(ф global)=100(T1-T2)/(T1-To) (ф global)
0.53846154
%
53.8461538
Calculo de la eficiencia de evaporación (ф evap)
Donde Tsat
Temperatura de saturacion
42
(ф evap) = 100 (T1-T2)/(T1-Tsat) (ф evap)
0.6841
%
64.81
Balance de masa Ga.Ha1+Fs.Ws1=GaHa2+Fs.Ws2Ga(Ha2-Ha1)=Fs(Ws1-Ws2) Balance de energía Fs.h1+Ga.ha1=Fs.h2++Ga.ha2+Ql
EJEMPLO DE LOS CALCULOS REALIZADOS Cálculo de la eficiencia térmica (ΦGLOBAL) Donde: T1: temperatura del aire caliente a la entrada T2: temperatura del aire a la salida T0: temperatura atmósferica Cáculo de la eficiencia de evaporación (Φevap) Donde: Tsat=Temperatura de saturación (TABLAS)
Balance de masa
Balance de energía
(Φ ) = 100( − )/( − ) (Φ ) = 100(150 − 80)/(150 − 20) (Φ ) = 53.85
(Φ ) = 100( − )/( − ) (Φ ) = 100(150 − 80)/(150 − 42) (Φ ) = 64.81
Ga.(H – H ) = Fs. (W − W ) 6 . (0.015 – 0.0088) = Fs. (8.08−4) Fs = 0.009 Fs.h + Ga. h = Fs. h + Ga. h + QL
(0.009x1641.24) + (6x434.8) = (0.009x1235.5) + (6x359.7) + QL
= 453.8 ⁄
Q L: calor que se pierde. Fs: velocidad de sólidos secos. Hs: entalpia de sólidos Ga: flujo del aire de secado H: humedad del aire. Ts: temperatura de sólidos. Ws: contenido de humedad de sólidos.
Para hallar el calor especifico para los sólidos a la entrada y salida.
) _ : : : 4.18( ) : 1.46( ) = × + × (
El calor especifico para el aire a la entrada y salida del atomizador.
) _ : ℎ
= 1,005 + 1.88 (
Ta: temperatura del aire. ha: entalpia del aire
DATOS Peso inicial Sólidos solubles Peso del producto seco Humedad final Temperatura del ambiente
554 g 11 % (leche entera) 61 g (dato) 20 % (dato basado en otras muestras) 20 °C
VII. DISCUSION VagnWestergaard (2004) menciona que para leche descremada y leche entera normales, así como concentrado de suero cristalizado, es preferible la rueda rotativa para la atomización, mientras que, para productos en polvo de una densidad muy alta y leche entera instantánea y otros productos con altos contenidos de grasa, se deben utilizar las toberas de alta capacidad y baja. Según Gladys Chavez dice que generalmente los tiempos de secado en un atomizador estan entre los 4 y 10 segundos por gota formada y dependera mucho de la humedad inicial, humedad final y temperaturas con las que se este trabajando, en el laboratorio si bien no se estimaron los tiempos , podemos ver que dependiendo a la humedad inicial que se contaba el atomizado de la leche debio ser ligeramente rapida .
VIII. CONCLUSIONES En la practica realizada el equipo no se encontraba funcionando por los cual los datos del para el calculo fueron proporcionados, la parte didactica consistio en el armado y conocer que parametros son los que se debe hacer cumplir para una correcta atomizacion , en los cálculos la eficiencia térmica, nos dio un resultado
(Φ ) = 53.85, lo cual verifica un rango amplio de
eficiencia.También se calculo la eficiencia de evaporación, utilizando la temperatura de saturación del aire el cual es 42°C, la eficiencia de evaporación es de de solidos secos dio como resultado en Fs
(Φ ) = 64.81.Mientras que el flujo
= 0.009, y el calor perdido en el proceso resulto ser
453.8 kJ/s.
IX. RECOMENDACIONES
Se tiene que realizar un mantenimiento continuo de los equipo, como mínimo cada 6 meses.
El equipo debe estar en un lugar adecuado para su adecuado uso, considerando que la humedad del ambiente, el cual puede afectar el equipo.
Después de utilizar el equipo de atomización se debe realizar la adecuada limpieza, en las partes que sean desmontables.
X. BIBLIOGRAFIA
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Cheftel, C. y. (24 de Diciembre de 1998). Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos. Zaragoza, España: Editorial Acribia.
OCON, J. i TOJO, G. Problemas de ingeniería química. Volum II. Madrid: Aguilar S.A., 1976.
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http://books.google.com.pe/books?id=i-jzo6i8ngC&pg=PA295&dq=secado+por+atomizacion&hl=es419&sa=X&ei=3YjBU7P_MLlsATyx4LoBg&ved=0CBkQ6AEwAA#v=onepage&q=secado%20por%20atomizacion&f=false
