Informe III de Psicrometría y Deshidratación de Ingenieria

FACULTAD DE INGENIERIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

PRACTICA 03

ING. DE OPERACIONES AGROINDUSTRIALES AGROINDUSTRIALES III

TEMA: Psicrometría y Deshidratación ESTUDIANTE: 

CODIGO: Cristian Ore!on "ar#o$a

PROFESOR:

in!. ")$e*e Cam+os Dianeth

FECHA: 

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ANDAHUAYLAS - APURIMAC - PERÚ 2016

PSICROMETRÍA Y DESHIDRATACIÓN. I

INTRODUCCION.

Es )na de $as tcnicas m/s anti!)as )ti$i#adas +ara $a conser0ación de $os a$imentos1 se secaan a$ so$ $os a$imentos como 2r)tas1 !ranos1 0e!eta$es1 carnes1  +ara conse!)ir )na +osii$idad de s)sistencia en $a +oca de escases de a$imentos.  En !enera$ e$ secado de so$idos consiste en se+arar +e3)e4as cantidades de a!)a de )n materia$ so$ido con e$ 2in de red)cir e$ contenido de $í3)ido resid)a$ hasta )n 0a$or ace+ta$emente a*o. E$ secado es +or $o com5n $a eta+a 2ina$ de )na serie de o+eraciones y con 2rec)encia e$ +rod)cto 3)e se e6trae de )n secador est/ $isto +ara ser em+acado. E$ conocimiento de $os +rocedimientos )ti$i#ados en $os c/$c)$os 3)e inc$)yen  +ro+iedades +sicomtricas ser/ 5ti$ en e$ dise4o y an/$isis de di2erentes sistemas de a$macenamiento y +rocesado de a$imentos. Asimismo1 res)$ta im+rescindi$e conocer $as +ro+iedades de $as me#c$as aire 0a+or de a!)a en e$ dise4o de sistemas ta$es como e3)i+os de aire acondicionado +ara conser0ar a$imentos 2rescos1 secaderos de !rano de cerea$ y torres de en2riamiento en +$antas de +rocesado de a$imentos. Deido a 3)e $a h)medad es )no de $os 2actores 3)e contri)ye seriamente a $a descom+osición de $os a$imentos1 se han dise4ado secadores orientados a$ secado de cierto ti+o de a$imentos en esta +r/ctica se +rocedió a secar $os a$imento como camote y #anahoria en $a est)2a con )n +re0io acondicionamiento +ara $)e!o ser  e0a$)ar $a +sicrometría y 2ina$mente rea$i#ar $a hidratación de$ +rod)cto seco.

II

OBETI!OS. • • • •

III

Determinar $as +ro+iedades +sicrometrías de$ aire de secado. Est)diar e$ secado de )n +rod)cto. Determinar $as características de $as c)r0as de secado. Estimar e$ tiem+o de secado

MARCO TEORICO. 1 D"#$%&'()(*%+,.

Los sinónimos disecación1 secado o desecación de )n só$ido se re2iere !enera$mente a $a se+aración +arcia$ o tota$ de$ $í3)ido 3)e $e acom+a4e +or medios trmicos. Es )n mtodo de conser0ación de $os a$imentos 3)e consiste en red)cir a menos de$ %%7 s) contenido de a!)a. S) a+$icación se e6tiende a )na am+$ia !ama de +rod)ctos8  +escados1 carnes1 2r)tas1 0erd)ras1 t1 ca21 a#5car1 a$midones1 so+as1 comidas  +recocinadas1 es+ecias1 hieras1 otros. La deshidratación entra4a1 a $a 0e#1 )na red)cción considera$e de$ 0o$)men de $as  +$antas 2rescas1 3)e es interesante +ara s) a$macenamiento1 trans+orte y +osi$e desti$ación o +rocesado. (Frazier, 2003).

1

I#)"'( &" #'*/,.

Para e$ an/$isis se otiene $a h)medad de e3)i$irio mediante $a isoterma de adsorción1 con estos datos se rea$i#an $as c)r0as de deshidratado y se +rod)ce a$ c/$c)$o de$ deshidratador en ase a $a 0e$ocidad de secado y $a h)medad $ire de$  +rod)cto. (Benites, 2011). Las isotermas de sorción descrien $a re$ación entre e$ contenido de h)medad y $a acti0idad de a!)a de )n a$imento. E$ conocimiento de $a re$ación entre e$ contenido de h)medad 9ch: de$ materia$ y $a h)medad re$ati0a 9;r: de $a atmos2era 3)e $o rodea a )na tem+erat)ra dada es de !ran im+ortancia. Esta re$ación1 conocida como isoterma de sorción1 +redice $os camios 2ísicos1 3)ímicos y microio$ó!icos1 $os c)a$es +)eden oc)rrir d)rante e$ secado +rocesamiento y a$macenamiento. (García,

2014).

2

P'*"## #%*# &" #"*(&. Para dise4ar e$ e3)i+o de deshidratación se tiene 3)e considerar di0ersos +rocesos y mecanismos. Acti0idad de$ a!)a8 es )no de $os +ar/metros m/s im+ortantes en $a deshidratación1 es $a condición de e3)i$irio 3)e determina e$ $ímite de$ +roceso. La acti0idad de$ a!)a es $a h)medad re$ati0a de e3)i$irio di0idido +or %&& a s) 0e# se  +)ede otener mediante $a re$ación de +resiones de 0a+or de a!)a de$ +rod)cto sore e$ 0a+or de a!)a +ara $a misma tem+erat)ra. (Perry, 2001).

F%4'( 01 5'*"# &" &"#'*%+,  (#'*%+,.

3

P#%*'")'/(.

En c)a$3)ier +roceso de secado1 s)+oniendo )n s)ministro adec)ado de ca$or1 $a tem+erat)ra y $a 0e$ocidad a $as c)a$es se +rod)ce $a 0a+ori#ación de$ $í3)ido de+enden de $a concentración de 0a+or en $a atmós2era circ)ndante. En casi todas $as o+eraciones de secado1 e$ a!)a es e$ $í3)ido e0a+orado y e$ aire es e$ !as de +)r!a 3)e se em+$ea com5nmente. Para 2ines de secado se ha encontrado )n dia!rama  +sicomtrico de !ran )ti$idad. Es )n dia!rama de h)medad 3)e m)estra $as características de h)medad de$ aire. Estas c)r0as son re+resentaciones !r/2icas de $a re$ación entre tem+erat)ra y h)medad de$ 0a+or de a!)a en e$ aire en )n sistema a  +resión constante. Las tem+erat)ras y 0o$5menes es+ecí2icos se m)estran en e$ e*e hori#onta$1 y en e$ e*e 0ertica$ $a h)medad aso$)ta y $a +resión de 0a+or. (Perry, 2001).

7 C4'8(# &" #"*(&. D)rante e$ +roceso de secado de )n só$ido1 se +)ede ir oteniendo datos e6+erimenta$es 3)e re$acionan e$ contenido de h)medad en ase seca 9
tiem+o 9=:. E$ secado de di0ersos só$idos a*o di2erentes condiciones constantes de secado casi siem+re +rod)ce c)r0as de 2ormas 0aria$es en e$ +eríodo de 0e$ocidad decreciente1 +ero en !enera$ siem+re est/n +resentes $as dos #onas +rinci+a$es de $a c)r0a de $a 0e$ocidad de secado1 e$ +eríodo de 0e$ocidad constante y e$ +eríodo de 0e$ocidad decreciente. (Geankoplis, 198).

F%4'( 02. P"'9% &" #"*(& &" 4, #+%&.

1

P"'/& &" %,&4**%+, %,%*%(.

C)ando )n só$ido se co$oca en )na est)2a de secado1 comien#a a asorer ca$or e incrementa s) tem+erat)ra hasta $a 2i*ada +ara e$ secado. A medida 3)e $a tem+erat)ra a)menta1 $a h)medad se e0a+ora y se em+ie#a a en2riar e$ só$ido. Posteriormente $a 0e$ocidad de en2riamiento y ca$entamiento se i!)a$an y $a tem+erat)ra se estai$i#a1 $a Th de$ aire secante ser/ i!)a$ a $a tem+erat)ra a$can#ada. (Perry, 2001).

2

P"'%& &" 8"*%&(& *,#)(,)".

En e$ +)nto " de $a 2i!)ra &(. La tem+erat)ra se estai$i#ar/ y +ermanecer/ constante siem+re y c)ando haya )na ca+a de h)medad remanente en $a s)+er2icie de$ só$ido. Entre $os +)ntos " y C $a h)medad de$ +rod)cto es a$ta1 e$ só$ido h5medo se enc)entra s)mer!ido en )na +e$íc)$a de a!)a1 corres+ondiente a $a h)medad no $i!ada. La h)medad de e0a+oración de $a s)+er2icie se reem+$a#a +or e$ a!)a de di2)sión de$ interior de$ só$ido a )na 0e$ocidad i!)a$ a $a de e0a+oración1 a3)í $a 0e$ocidad de secado,)nidad de s)+er2icie es constante. E$ 0a$or de $a h)medad crítica 9
(!ol"e, 1980).

3

P"'%& &" &"*(%%",) &" ( 8"*%&(&

En e$ +)nto C de $a 2i!)ra &(. E$ a!)a de $a s)+er2icie no se reem+$a#ar/ m/s +ara mantener $a ca+a. Pe3)e4as manchas em+ie#an a a+arecer y $a 0e$ocidad de$ secado comien#a a decaer. A esto se $e $$ama contenido de h)medad crítica 9
7

C,)",%& &" $4"&(& *'/)%*(.

En e$ +)nto D de $a 2i!)ra &(. Conocido como se!)ndo +)nto crítico1 es e$ +)nto donde 2ina$i#a e$ +eríodo de 0e$ocidad constante. A3)í1 e$ a!)a de s)+er2icie de$ só$ido est/ tota$mente e0a+orada y $a 0e$ocidad de secado de+ender/ de $a di2)sión de h)medad a $a s)+er2icie de$ só$ido. Por $o anterior1 este +)nto de+ende de $a  +orosidad y de$ tama4o de +artíc)$a de$ só$ido 3)e se est/ secando. Entre $os +)ntos D y E $a 0e$ocidad de secado cae r/+idamente y e$ +eríodo se denomina se!)ndo  +eríodo de dismin)ción de 0e$ocidad. En e$ +)nto E $a 0e$ocidad de$ secado es cero y comien#a $a h)medad de e3)i$irio +onindose e$ só$ido en e3)i$irio con s) amiente e6terno 9$a tem+erat)ra y 7 de h)medad es constante:. (!ol"e, 1980).

 1

D"#*'%5*%+, &" #"*(&'. S"*(&"' &" "#)49(

La determinación de secado en est)2a se asa en $a +rdida de +eso de $a m)estra +or  e0a+oración de$ a!)a. Para esto se re3)iere 3)e $a m)estra sea trmicamente esta$e y 3)e no conten!a )na cantidad si!ni2icati0a de com+)estos 0o$/ti$es. E$ +rinci+io o+eraciona$ de$ mtodo de determinación de h)medad )ti$i#ando est)2a y a$an#a ana$ítica1 inc$)ye $a +re+aración de $a m)estra1 +esado1 secado1 en2riado y +esado n)e0amente de $a m)estra. La e$iminación de$ a!)a de )na m)estra re3)iere 3)e $a  +resión +arcia$ de a!)a en $a 2ase de 0a+or sea in2erior a $a 3)e a$can#a en $a m)estra> de ahí 3)e sea necesario cierto mo0imiento de$ aire> en )na est)2a de aire se $o!ra ariendo +arcia$mente $a 0enti$ación y en $as est)2as de 0acío dando entrada a )na $enta corriente de aire seco. (Perry, 2001).

2

S"*(&"' &" $', .

E$ horno e$ctrico 3)e emite radiaciones e$ectroma!nticas con $as 3)e $os a$imentos se ca$ienta1 c)ecen o cocinan r/+idamente. se rea$i#a cinticas de secado de $as roda*as de 2ram)esa en horno microondas1 con +otencia de entrada de %&?& @ y de sa$ida de && @ con corriente de aire a B&c y a '&c1 o+erando de manera a$terna tres se!)ndos de ener!ía de microondas y ?& se!)ndos de corriente de aire. A$ inicio1 se rea$i#aron +esadas cada ? min)tos1 hasta 3)e se otener +eso constante. (Perry, 2001).

I!

MATERIALES. • • • • • • •

!

ateria +rima 9#anahoria.:. Secador de ande*a. "a$an#a semiana$itica Termómetros. C)chi$$os. Ta$a de +icar. Fernier 9+ata de !a$$o:. P$acas Petri.

METODOLOGIA. 1 P'*"# &" 5#%*'")'/(. •

Consiste en medir $a tem+erat)ra de )$o seco y 9T"S: y tem+erat)ra

•

de )$o h5medo 9T";: +ara $as condiciones de secado. La T"S y T"; se medir/n d)rante e$ secado de$ +rod)cto1 a$ inicio1

•

intermedio y a$ 2ina$ de secado. Para $os c/$c)$os se tomara e$  +romedio. Con estos datos se determinaran todas $as +ro+iedades 3)e a+arecen en $a carta +sicomtrica.

2

C4'8( &" #"*(&. •

Acondicionamiento de$ secador1 co$ocar termómetros a$ in!reso y sa$ida

•

 +ara re!istrar $a 9T"S: y 9T";:.  es+erar 3)e $$e!)e a $a tem+erat)ra de traa*o1 3)e se $e a+ro6ima ?? C. Acondicionar e$ +rod)cto a secar 9$a0ado1 +icado1 cortado y esca$dado:. Cortar e$ +rod)cto en 2orma de )na +$aca 9+ara$e$e+í+edo:1 con es+esor 

•

de H mm a+ro6imadamente1 rea$i#ar tres tratamientos 3)e ser/ de $a si!)iente manera8 Pesar $a ande*a y $$enar $os +rod)ctos cortados sore $a ase de $a

•

 ande*a y 3)e $$e!)e a c)rir toda e$ /rea dis+oni$e1 $)e!o +esar $a  ande*a y e$ +rod)cto. edir e$ es+esor +romedio a +artir de %& )nidades de m)estra cortada.

•

Iniciar e$ secado1 de cada tratamiento.

•

D)rante e$ secado8 +esar $a ande*a cada %& min)tos y re!istrar s) +eso

•

en e$ c)atro &%1 contin)ar $as mediciones hasta otener +eso constante. Contro$e $a tem+erat)ra constantemente 9re!istre si es necesario:. E2ect) $as mediciones r/+idamente +ara e0itar $a +rdida de ca$or en e$

•

secado.

VI

RESULTADOS. 1

C4(&' N; 01. C4(&' &" '"#4)(&# &" #"*(& &" <(,($'%(.

M4"#)'( N; 01 T%"5 =%,> P"#=> & %& (& H& B& ?& '& & -& & %&& %%& %(& %H& %B& %?& %'& %& %-& %& (&& (%& ((& (H& (B& (?&

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M4"#)'(# M4"#)'( N; 02 P"# => %.% %. %.% %.' %.B%.H%.(B %.%? %.% %.&% &.? &.-&.-' &.-H &.? &.' &.'( &.' &.?( &.B? &.B? &.B? &.B( &.B( &.B( &.B(

M4"#)'( N; 03 P"#=> (. (.'? (.?? (.B( (.((.&? (.&B %.H %.- %. %. %.' %.?%.?? %.B? %.HB %.( %.(H %.&H % &.&.' &.% &.-' &.-? &.-?

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TBS =;C> %( HB H' H B% BH BB BB B? BB BH B? BB B? B' B? B? BB B' BB BB B? B? B? BB

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2 G'9%* &" *4'( &" #"*(& &" <(,($'%(. F%4'( 03. G'(9%*( &" 5"# 8# )%"5 &" ( 4"#)'( N; 01. 3 2.5 2

peso (g)

1.5 Peso(g)

1 0.5 0 0

50

100

150

200

250

tiempo (min)

F%4'( N; 07. G'(9%*( &" 5"# 8# )%"5 &" ( 4"#)'( N; 02.

300

2.5

2

1.5 peso (g)

1

peso (g)

0.5

0 0

50

100

150

200

250

300

tiempo (min)

F%4'( N; 0. G'(9%*( &" 5"# 8# )%"5 &" ( 4"#)'( N; 03. 3 2.5 2

peso (g)

1.5 peso(g) 1 0.5 0 0

50

100

150

200

tiempo (min)

3

C,&%*%,"# &" (%'" ( ( ",)'(&(  #(%&(.

250

300

Condiciones de aire a la entrada T ° b s =24 ° C  T ° b h=18 ° C 

Tabla N° 1. Datos extraídos de la tabla psicométrica.

INICIAL

DE

LA

"#g

$&e

MUESTRA Humedad relativa

30.012%

olumen

0.!

espe!i"!o

m

3

Entalpia

se'o 51 "#g $&e se'o

Humedad

0.00*2 #g"#g A.S

a#soluta $unto de ro!i%

10.5 +C

Condiciones del aire a la salida

T ° b s =55 C  T ° b h= 44 ° C 

Tabla N° 2. Datos extraídos de la tabla psicométrica.

&INAL

DE

LA

MUESTRA Humedad relativa olumen espe!i"!o Entalpia Humedad a#soluta $unto de ro!i%

5* % 3

1.01 m "#g 203., "$&e se'o 0.0! #g"#g A.S *2.+C

7 . B((,*" &" (#( 5('( *(*4(' *4,) &" (4( #" "8(5' ( (%'"

F%4'( 03. B((,*" &" (#( &" # 5'&4*)#

B((,*" ","'( 5('( )&# # 5'&4*)#.  M 1= M  p+ M f 

T(( N; 3. C*4 &" (#( &" 8(5' ?4" #" "%%,+ ( (%'" B((,*" &" (#( M4"#)'( &" <(,($'%(

M(#( %,%*%( => M(#( 9%,( => M(#( 8(5' "%%,(& =>

Janahoria m)estra N &%

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Janahoria m)estra N &(

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Janahoria m)estra N &H

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!II

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!III

ANE@O