I.
INTRODUCCION
El estudio del secado que se refere en este capítulo contiene la eliminación de agua de los materiales de proceso. El secado suele ser la etapa fnal de los procesos antes del empaque y permite que muchos materiales como los jabones en polvo y los colorantes sean más adecuados para su manejo. El secado o la deshidratación de materiales biológicos (en especial de los alimentos) se usan también como técnica de preservación. Entendemos por secado! la disminución de la humedad de un sólido h"medo mediante un procedimiento térmico. # veces el concepto de secado se e$tiende a la eliminación de agua mediant iante e pro procedimient iento os mecánico icos (prensa nsado% fltr ltrado% centri&ugado% etc.)% sin embargo en este caso es pre&erible denominar al proceso como deshidratación de alimentos. El secado de los alimentos es uno de los métodos más antiguos utili'ados para su conservación% ya que al reducirse el contenido de agua en un alimento *e reduce la posibilidad de su deterioro biológico% y se reducen otros mecanismos de deterioro. *e reduc educe e su peso peso y volu volume men% n% aume aument ntan ando do la efca efcaci cia a de los los procesos procesos de transporte transporte y almacenaje almacenaje (sopas deshidratadas deshidratadas%% leche en polvo% etc.). +uede conseguirse un alimento más apto para el consumo (jamón serrano% chori'o% pimientos para pimentón% etc.). El proc proceso eso de seca secado do puede puede ser ser delib delibera erado do%% como como en los los caso casos s anteriores% o no. +or ejemplo% en la cocción o en el tueste del pan% la hoga'a se seca por la aplicación de calor. # veces el secado se prod produc uce e en caso casos s en los los que que no se dese desea% a% por por ejem ejempl plo% o% en la maduración del queso o en la carne re&rigerada. El objetivo es demostrar el método del secado para llegar a tener una conservación del producto y reducir la cantidad de agua para un mayor tiempo de vida del producto elaborado.
II .
II.1Secado
MARCO TEORICO
El término término se refere refere por lo general general a la eliminación eliminación de la humedad de una sustancia. ,ndica también la remoción de otros líquidos orgánicos% tales como disolventes orgánicos de los materiales sólidos% por ejemplo% una solución puede secarse! esparciendo en &orma de peque-as gotas en un gas gas calie calient nte e y seco seco%% lo que prov provoc oca a la evap evapor orac ació ión n del del disolvente. En la practica el disolvente es con tanta &recuencia agua y el gas el aire% que este combinación proporcionara las bases para la mayor parte de este análisis. El secado es una operación en la cual se elimina parcial o tota totalme lment nte% e% por por evap evapor orac ació ión% n% el agua agua de un sólid sólido o o un líquido. El prod product ucto o fnal fnal es siem siempr pre e sólid sólido o lo cual cual di&e di&ere renc ncia ia el seca secado do de la evap evapor orac ació ión. n. En esta esta "ltima "ltima%% aunqu aunque e hay hay eliminación de agua% se parte siempre de un líquido par obtener un concentrado líquido. #un cuando el objetivo principal no sea secar un alimento% el seca secado do puede puede prod produc ucirs irse e cuan cuando do se e&ec e&ect"a t"an n otra otras s operaciones de tratamiento o conservación. occ occió ión% n% #lma #lmace cena nami mien ento to a temp temper erat atur ura a ambi ambien ente te%% onservación &rigorífca% ongelación% /olienda.
II.2Defniciones II.2.1 II.2.1 Humedad Humedad Absoluta Absoluta En una me'cla aireagua la humedad absoluta se defne como masa de aire seco. Esta defnición solo depende de la presión parcial (+# ) de vapor de agua en el aire y de la presión total (+). *i *i (#) es agua agua y (0) (0) aire y / # y /0 sus pesos moleculares respectivamente.
II.2.2 II.2.2 Humedad Humedad de satu!a satu!aci"n ci"n S #ire saturado es aquel en el cual el vapor de agua está en equilibrio con el agua líquida en las condiciones prevalecientes de presión y temperatura. En esta me'cla la presión parcial del
II .
II.1Secado
MARCO TEORICO
El término término se refere refere por lo general general a la eliminación eliminación de la humedad de una sustancia. ,ndica también la remoción de otros líquidos orgánicos% tales como disolventes orgánicos de los materiales sólidos% por ejemplo% una solución puede secarse! esparciendo en &orma de peque-as gotas en un gas gas calie calient nte e y seco seco%% lo que prov provoc oca a la evap evapor orac ació ión n del del disolvente. En la practica el disolvente es con tanta &recuencia agua y el gas el aire% que este combinación proporcionara las bases para la mayor parte de este análisis. El secado es una operación en la cual se elimina parcial o tota totalme lment nte% e% por por evap evapor orac ació ión% n% el agua agua de un sólid sólido o o un líquido. El prod product ucto o fnal fnal es siem siempr pre e sólid sólido o lo cual cual di&e di&ere renc ncia ia el seca secado do de la evap evapor orac ació ión. n. En esta esta "ltima "ltima%% aunqu aunque e hay hay eliminación de agua% se parte siempre de un líquido par obtener un concentrado líquido. #un cuando el objetivo principal no sea secar un alimento% el seca secado do puede puede prod produc ucirs irse e cuan cuando do se e&ec e&ect"a t"an n otra otras s operaciones de tratamiento o conservación. occ occió ión% n% #lma #lmace cena nami mien ento to a temp temper erat atur ura a ambi ambien ente te%% onservación &rigorífca% ongelación% /olienda.
II.2Defniciones II.2.1 II.2.1 Humedad Humedad Absoluta Absoluta En una me'cla aireagua la humedad absoluta se defne como masa de aire seco. Esta defnición solo depende de la presión parcial (+# ) de vapor de agua en el aire y de la presión total (+). *i *i (#) es agua agua y (0) (0) aire y / # y /0 sus pesos moleculares respectivamente.
II.2.2 II.2.2 Humedad Humedad de satu!a satu!aci"n ci"n S #ire saturado es aquel en el cual el vapor de agua está en equilibrio con el agua líquida en las condiciones prevalecientes de presión y temperatura. En esta me'cla la presión parcial del
vapor del agua en la me'cla de aireagua es igual a la presión de vapor (+ v #) del agua para la temperatura establecida. +or consiguiente la humedad de saturación es
II.2.# II.2.# $o!centa% $o!centa%e e de &umeda &umedad d Es la relación de la humedad real (1) del aire y la humedad (1 *) que que tendr endrá á el aire ire si est estuvie uviera ra satu satura rado do a las las mis mismas mas condiciones de presión y temperatura.
II.2.' II.2.' Humedad Humedad !elati(a !elati(a 2a cantidad se saturación de una me'cla airevapor de agua tambi también én pued puede e e$pr e$pres esar arse se como como la relac relació ión n de la pres presió ión n parcial a la presión de vapor agua% a la misma temperatura
II.2.) II.2.) $unto $unto de !oci" !oci" 2a temperatura a la cual cierta me'cla de aire y vapor de agua debe saturada se llama temperatura de punto de rocío.
II.2.* II.2.* Tem+e!atu!a em+e!atu!a de bulbo seco Es la temperatura que tendría una me'cla airevapor e$puesta en &orma ordinaria al bulbo bul bo seco del termómetro.
II.2., Ca!ta de &umedad +a!a me-clas ai!e(a+o! ai!e(a+o! de a/ua 2a carta de humedad de la fgura 3.4 representa una gráfca muy conveniente de las propiedades de las me'clas airevapor de agua a 4 atm. abs. 5e presión. presión. En esta esta fgura se grafca grafca la
humedad (1) en &unción de la temperatura real de la me'cla airevapor de agua (temperatura del bulbo seco).
II.2.0 Tem+e!atu!a del bulbo &medo Es la temperatura de estado estable y no de equilibrio que se alcan'a cuando se pone en contacto una peque-a cantidad de agua con una corriente continua de gas en condiciones de estado estable. *e determina sumergiendo el termómetro con su bulbo recubierto en una gasa h"meda en un corriente de airevapor de agua cuya temperatura es (6) del bulbo seco.
i/u!a 1. arta de humedad para me'clas de aire y vapor de agua a una presión total de 4 atm.
II.2.3 Humedad de e4uilib!io *upóngase un sólido h"medo que se pone en contacto con una corriente de aire% (1) y temperatura constante. *e usa un gran e$ceso de aire% por lo que las condiciones permanecen invariables después de haber e$puesto el sólido por tiempo sufciente% para alcan'ar el equilibrio% llegara el momento en que se le conoce como contenido de humedad de equilibrio del material. 7 bajo las condiciones de humedad y temperatura del aire.
II.#M5todo de secado
2a clasifcación siguiente es "til para delinear las teorías de secado y los métodos de dise-o.
II.#.1 Se/n el m5todo de o+e!aci"n6 +o! lotes o continuo6 a) Secado +o! lotes6 cuando el material que se introduce en el equipo de secado% el proceso se verifca por un periodo de tiempo% es una operación relativamente cara% en consecuencia se limita a operaciones a peque-a escala% a plantas piloto y a trabajos de investigación. b) Secado continuo6 donde el material se a-ade sin interrupción al equipo de secado% se obtiene material seco con régimen continuo. 8eneralmente el equipo es peque-o en comparación con la cantidad del producto% la operación se integra &ácilmente con la producción química continua% sin necesidad de almacenamiento intermedio% el producto fnal tiene un contenido más uni&orme de humedad y el costo de secado por unidad de producto es relativamente peque-o. 9.:.9
Se/n el m5todo de obtenci"n de calo! necesa!io +a!a la e(a+o!aci"n de la &umedad es6 di!ecto o indi!ecto6 a) Secado indi!ecto6 El calor se obtiene completamente por contacto directo de la sustancia con el gas caliente en el cual tiene lugar la evaporación. En muchos de los secadores directos continuos% el sólido se mueve a través del secador% mientras está en contacto con una corriente móvil de gas; el gas y el sólido pueden
de una pared metálica con contacto con la sustancia o% con menos &recuencia% por e$posición de la sustancia a radiación in&rarroja o calentamiento dieléctrico. En este "ltimo caso% el calor se genera dentro del solido mediante un campo eléctrico de alta &recuencia.
A7 Secado +o! con/elaci"n6 *ecado por sublimación. 2as sustancias que no pueden calentarse ni siquiera a temperatura moderadas% como alimentos y cierto &ármaco% pueden secarse este método. 2a sustancia que se va a secar generalmente se congela mediante e$posición a aire muy &rio y se coloca en un acamara de vacío% en donde la humedad se sublima y se bombea mediante eyectores de vapor o bombas mecánicas de vacío.
2.' Ti+o de secado 2a clasifcación siguiente es de secado al método de obtención de calor; solo se mencionaran los tipos y sus aplicaciones.
2.'.1 Secado!es indi!ectos6 Ti+o Secado de &o!no Secado de cabina 8ande%as de com+a!timient o Secado! de tnel Secado! de cinta continua Secado! de tol(a
A+licaciones +ara l"pulo y malta% rodajas de &rutas +ara &rutas y vegetales 6rabajos a escala planta piloto
+ara &rutas y hortali'as troceadas +ara sólidos granulares
#cabado! de productos secado en otras clases de secadores desde humedades de 4=> hasta :>. Secado de Es aplicado tanto es escala comercial como lec&e 9uid e$perimental% para solidos granulares o troceados. i-ado Secado +ara productos sólidos y equipo secundario en la preparación de leche y productos del neum:tico
secado por atomi'ación Secado! #plicaciones ilimitadas con productos alimentarios% por ejemplo tratamiento de !otato!io semillas. Secado +o! +ara soluciones como leche% derivados de huevo% e$tractos de levadura% productos atomi-aci"n &armacéuticos% etc.
Cuad!o1. Ti+os ; a+licaciones de secado!es indi!ectos 2.'.2 Secado!es indi!ectos 6ipo
#plicación Secado! de tambo!
acci"n
Cuad!o2. Ti+os ; a+licaci"n de secado!es indi!ectos
2.'.# Ot!os ti+os Ti+o A+licaci"n Secado! continuo de +ara pastas de pan% almidones% especies. in>!a!!o%o Cale>acci"n con *ecador de poca aplicación por ser mic!oondas ; antieconómico. diel5ct!ica. Secado +o! #limentos sensibles al calor y con/elaci"n &ármacos. Cuad!o#. Ot!os ti+os de secado!es 2.) C:lculos +a!a un secado! +o! lotes 2.).1 Cu!(as +a!a (elocidad de secado +ara reducir el contenido de humedad en el secado de diversos materiales de proceso% generalmente se desea estimar el tama-o del secador necesario% las di&erentes condiciones de operación de humedad y temperatura para el aire empleado% y el tiempo requerido para lograr el grado de secado e$igido. En muchos casos no es posible predecir el contenido de humedad de equilibrio de diversos materiales y puesto que nuestro conocimiento de los mecanismos básicos de las velocidades de secado es bastante incompleto% entonces
resulta indispensable obtener algunas mediciones e$perimentales de las velocidades de secado.
a7 Dete!minaci"n e?+e!imental de la (elocidad de secado6 para determinar e$perimentalmente la velocidad de secado de un material% se procede colocando una muestra sobre una bandeja dentro del comportamiento del secado de bandeja. *i se trata de un material sólido% debe llenar por completo la base de la bandeja de tal manera que solo queda e$puesta a la corriente de aire de secado la superfcie de dicho sólido. 2a pérdida de peso de humedad durante el secado puede determinarse a di&erentes intervalos sin interrumpir la operación colgando la bandeja en una balan'a adaptada al ducto a través del cual
2.).2 Cu!(as de (elocidad de secado +a!a condiciones de secado constante. a7 Con(e!si"n de los datos a cu!(a de (elocidad de secado. 2os datos que se obtienen de un secado por lotes generalmente se e$presa como ? @ peso de solidos h"medo (masa total de agua A solido seco) a di&erentes tiempos de (t) horas de secado. ?s @ +eso del solido seco (cuando el peso de la muestra se mantiene constante es decir% ya no pierde humedad).
Xt =
W −Ws Masatotal deagua = Ws Masatotal de solido seco
Babiendo establecido las condiciones velocidad constante% se determinan contenido de humedad de equilibrio% 7C
de en
Dsando los datos calculados con la ecuación se tra'a una gráfca del contenido del contenido de humedad libre 7 en &unción del tiempo (t) en horas% tal como se muestra en la fgura. +ara obtener una curva de velocidad de secado a partir de esta gráfca% se miden las pendientes de las tangentes de la curva% lo cual proporciona los valores de d$dt para ciertos valores t. *e calcula entonces% la velocidad F para cada punto con la e$presión
5ónde F@ velocidad de secado% masa de B9Gtiempo 7 área 2s@ masa de solido seco usado. #@ área superfcial e$puesta se obtiene grafcando F en &unción del contenido de humedad% tal como se muestra en la fgura.
i/u!a
N@2.
constante.
urva
de
velocidad
de
secado
Cu!(a t=+ica de (elocidad de secado constante. #. 8rafca con los datos como humedad libre en &unción del tiempo. 0. urva de velocidad de secado en &unción del contenido de humedad libre. a. 8rafca de la curva de velocidad de secado para condiciones de secado constante. Empe'ando con un tiempo cero% el contenido de humedad libre corresponde al punto #% la velocidad de evaporación va en aumento. # llegar el punto 0% la temperatura de la superfcie alcan'a su valor de equilibrio. +or otra parte% si el sólido está bastante caliente al principiar la operación% la velocidad de secado puede iniciarse en el punto #. la curva de la fgura es recta entre los puntos 0 y % la pendiente y la velocidad son constantes durante este periodo. Este es el periodo de velocidad constante de secado. b. En el punto de ambas gráfcas% la velocidad de secado empie'a a disminuir durante el periodo de velocidad decreciente hasta llegar al punto 5. después de ahí la velocidad disminuye con mayor rapide' a"n más el punto E% donde el contenido de humedad de equilibrio es 7C y 7 @ 7C 7C @ H
2.* M5todos de c:lculo +a!a el +e!iodo de secado de (elocidad constante. El &actor más importante en los cálculos se de secado es probablemente% la duración del tiempo requerido para secar un material a partir de un contenido de humedad libre 74% hasta alcan'ar un contenido de humedad 7 9. +ara el secado en el periodo de velocidad constante es posible estimar el tiempo necesario mediante curvas de secado obtenidas con lotes e$perimentales. G por predicciones de coefcientes de trans&erencia de masa y trans&erencia de calor. 4. /étodo que usa curva de secado. El tiempo para el periodo de velocidad constante puede
determinarse con la curva de secado de contenido de humedad libre en &unción del tiempo% a partir de los datos e$perimentales. 9. /étodos que se usa de la velocidad de secado para el periodo de velocidad constante en lugar de la curva de secado% es posible emplear la curva de velocidad de secado. 2a velocidad de secado F se defne en la ecuación de la siguiente manera. R=
Ls dX A dt
Esta e$presión puede reordenarse e integrase con respecto al intervalo para secar desde 7 4 a 6 @ H% hasta 7 9 a t9 @ t
*i el secado se verifca dentro del periodo de velocidad constante% de tal manera que tanto 74 como 79 sean mayores que el contenido de humedad critica 7c% entonces F @ constante @ Fc.
Al inte/!a! se da la si/uiente ecuaci"n.
=
t
Ls A Rs
( X 1− X 2)
:. /étodo que emplea predicciones de coefcientes de trans&erencia para el periodo de velocidad constante% el secado de un material se verifca por trans&erencia de masa del vapor de agua de la superfcie saturada del material a través de una película ambiente circundante. 2a velocidad de secado está controlada por la velocidad de trans&erencia de calor hasta la superfcie de evaporación que suministra el calor latente de evaporación para el líquido. uando se opera en estado estable% la velocidad de trans&erencia de masa equivale a la velocidad de trans&erencia de calor.
+ara producir la ecuación de secado se supondrá que la trans&erencia de calor solo se verifca del gas caliente a la superfcie del solido por convección y de la superfcie al gas caliente por trans&erencia de masa. 2a velocidad de trans&erencia convectiva de calor (q)% desde el gas a una temperatura (6) a la superfcie del solido (6I) es
4 &A
5GJ5E Ky @ coefciente de trans&erencia de masa en Kg/ols./ 1I @ humedad en la superfcie del solido a 6I 1 @ humedad en el aire 2a cantidad de calor necesario para vapori'ar J # Kgmol.m9 (en *,) de agua% despreciando los peque-os cambios de calor sensible% es igual a L @ /# J# M ?# MI @ calor latente de vapori'ación a 6I
I/ualando las ecuaciones ; sustitu;endo NA +o! la ecuaci"n Rc
h ( T −Tw ) q = = Ky Ms ( Yw−Y ) Aλw λw
5e acuerdo con esto es posible calcular la velocidad de secado Fc mediante la ecuación de trans&erencia de calor h(66I)M I o la ecuación de trans&erencia de masa Ky / 0(1I1).
*in embargo se ha determinado que es más confable usar la ecuación de trans&erencia de calor puesto que cualquier error en la determinación de la temperatura inter&acial (6I) en la superfcie% a&ecta a la &uer'a impulsora (66I)% pero es mucho menor que el e&ecto que produce sobre (1I N 1). Rc
h ( T −Tw ) λw
+ara predecir el valor de Fc es la ecuación% debe conocerse el coefciente de trans&erencia de calor.
2., C:lculos +a!a un secado! continuo 2.,.1 8alance de mate!ia ; ene!/=a +a!a secado! continuo6 En al siguiente fgura se muestra el diagrama de
i/u!a N@# lu%o del +!oceso +a!a un secado! continuo en +a!alelo Nomenclatu!a6 unidad en SI 8s @
74 @ humedad de alimentación Kg B 9GKg soln 79 @ humedad del producto Kg B 9GKg prod 7 @ Bumedad Kg B 9GKg s.s 68 @ temperatura del aire P 6* @ temperatura de la solución P 6# @ temperatura ambiente P 60B @ 6emperatura del bulbo h"medo ambiente P Qo @ volumen de alimentación lit B8 @ entalpia del aire seco KRKg a.s Bs @ Entalpia del solido h"medo KRKg s.s
2.,.2 8alance de mate!ia6 *uponiendo que no hay acumulación de polvo en la cámara de secado tenemos 0alance de humedad 2s74 A 8s 14 @ 2s 79 o A8s 19 0alance de masa total 2Os A 8O *4 @ 2O * 9 A8s o *9 o
/asa humedad @ masa de solido seco A masa de agua por unidad de tiempo.
2Os @ 2s A 2s 74 Ls =
G S 1 1 + X 1
Adem:s X 1 =
X 1 1 + X 1
/asa de aire h"medo @ masa de aire seco A masa de agua por unidad de tiempo.
S1 s s 1 Calculo de 9u%o m=nimo de ai!e. +ara calcular el
8alance de &umedad s F 1 s 1 Gs s F2 s min s
Gsmin= Ls
( X 1 − X 2) Y 2− Y
2.,.# 8alance de ene!/=a alor de entrada N calor de salida A calor de perdidas
s H1 s Hs 1 s H2 s Hs2 *uponiendo un comportamiento adiabático del secador por aspersión% entonces L @ H
Calculo de ental+ias6 2a entalpia del gas Bo en KRBg s.s es
H/ Cs
Hs C+s
2.,.' Efciencia T5!mica 2a efciencia térmica es una e$presión del &uncionamiento del secado por aspersión y en términos prácticos relaciona el calor de entrada requerido para producir una unidad de peso de producto seco de especifcaciones deseadas. El dise-o del secador está con&ormado para obtener las propiedades del producto seco deseado a la más alta efciencia térmica posible. 2a efciencia térmica de un secador por aspersión depende de las temperaturas de operación y está defnido por la relación 6 84 689
η=
calor usado enlaea!oracion calor deentrada
Calculo de efciencia t5!mica 2a efciencia térmica del secador por aspersión puede ser e$presado como η=[
T G 1−T G 2 ] 100 T G 1−T A
5ónde es
la efciencia térmica 6a es la temperatura de ambiente 684 689 las temperaturas del aire a la entrada y a la salida del secador
2.0
Desc!i+ci"n /ene!al del +!oceso de secado.
El secado se describe como un proceso de eliminación de substancias volátiles (humedad) para producir un producto sólido y seco. 2a humedad se presenta como una solución líquida dentro del sólido es decir; en la microestructura del mismo. uando un sólido h"medo es sometido a secado térmico% dos procesos ocurrirán simultáneamente presentación 4.
Babrá trans&erencia de energía (com"nmente como calor) de los alrededores para evaporar la humedad de la superfcie. (+roceso 4)
9.
Babrá trans&erencia de la humedad interna hacia la superfcie del sólido. (+roceso 9)
2a velocidad a la cual el secado es reali'ado está determinada por la velocidad a la cual los dos procesos% mencionados anteriormente% se llevan a cabo. 2a trans&erencia de energía% en &orma de calor% de los alrededores hacia el sólido h"medo puede ocurrir como resultado de convección% conducción yo radiación y en algunos casos se puede presentar una combinación de estos e&ectos.
2.3 Condiciones e?te!nas. Este caso se refere al proceso4% donde% la eliminación de agua en &orma de vapor de la superfcie del material% depende de las condiciones e$ternas tales como temperatura% humedad y
2.1K Condiciones inte!nas. El movimiento de humedad dentro del sólido es una &unción de la naturale'a &ísica dentro del sólido% la temperatura y su contenido de humedad. En una operación de secado cualquiera de estos procesos puede ser el &actor que determine la velocidad de secado. # partir de la trans&erencia de calor hacia un sólido h"medo% un gradiente de temperatura se desarrolla dentro del sólido mientras la evaporación de la humedad ocurre en la superfcie. 2a evaporación produce una migración de humedad desde adentro del sólido hacia la superfcie% la cual ocurre a través de uno o más mecanismos% normalmente% di&usión%
2.11 Mecanismo de secado. Bay dos métodos para remover la humedad 4. Evaporación. Esta ocurre cuando la presión del vapor de la humedad en la superfcie del sólido es igual a la presión atmos&érica. Esto se debe al aumento de temperatura de la humedad hasta el punto de ebullición. *i el material que está siendo secado es sensible al calor% entonces la temperatura a la cual la evaporación ocurre% la temperatura puede ser disminuida% bajando la presión (evaporación al vació). *i la presión disminuye baja más allá del punto triple% entonces la &ase líquida no puede e$istir y la humedad en el producto es congelada. 9. Qapori'ación. El secado es llevado a cabo por convección% pasando aire caliente sobre el producto. El aire es en&riado por el producto y la humedad es trans&erida hacia el aire. En este caso la presión del vapor de la humedad sobre el sólido es menor que la presión atmos&érica.
2.12 Cin5tica del secado.
*i un lote de polvo o granos h"medos es secado en un lecho
i/u!a N@ '. Ejemplo de curvas de secado y velocidad de secado
2a velocidad de secado% d7dt% puede ser determinada en cualquier punto derivando la curva de 7 contra t. Dna gráfca de d7dt contra el contenido de humedad libre (7 N 7e) es una &orma alterna de representar el secado característico de un material tal y como se muestra en la fgura 3.
omo un método apro$imado% el periodo de velocidad constante puede ser considerado como correspondiente a la humedad removida de la superfcie de las partículas% mientras que el periodo de velocidad decreciente corresponde a la eliminación de la humedad interna.
2.1# Lelocidad constante de secado. 2a superfcie contiene humedad% la vapori'ación se lleva a cabo a partir de ahí. En esta etapa de secado se lleva a cabo la di&usión del vapor del agua a través de la inter&ase airehumedad y la velocidad a la cual la superfcie por di&usión es eliminada. Bacia el fnal del periodo constante% la humedad tuvo que ser transportada del interior del sólido hacia la superfcie por &uer'as capilares. uando el promedio del contenido de humedad ha alcan'ado el contenido de humedad critico 7cr% la película de humedad en la superfcie ha sido tan reducida por evaporación que más allá del secado causa distorsiones más allá de la superfcie % entonces% el proceso se controla por las resistencias e$teriores.
2.1' Lelocidad dec!eciente de secado. 2a velocidad a la cual la humedad puede pasar a través del sólido como resultado de la concentración de gradientes entre las partes más pro&undas y la superfcie es el paso a controlar. 5ado que% la pro&undidad media del nivel de humedad incrementa progresivamente y la conductividad de calor de las 'onas e$ternas secas es muy peque-a% la velocidad de secado es cada ve' más in
2.1) Dete!minaci"n del contenido de &umedad. 2.1).1 M5todos di!ectos.
T
Estos consisten esencialmente en al determinación del contenido de humedad de una muestra de secado llevada a cabo en un horno de secado con o sin soplado a través aire% o por secado en una cámara de vació o en su de&ecto en un desecador de vacío. 2a muestra de material tiene que ser preparada en cada caso de la siguiente manera el material es desintegrado en pie'as de 49 mm:% y una muestra con masa de 3= g es colocada dentro de un previamente secado y pesado contenedor de vidrio% el cual es colocado dentro de la cámara de secado y secar a 4H94H= U. 2a medida de la masa es llevada a cabo a temperatura ambiente% no sin antes dejar que la muestra sea en&riada en el desecador. El proceso de secado puede considerarse completo cuando la di&erencia entre el valor obtenido por el contenido de humedad del material en dos medidas consecutivas no e$ceda VH.H=>. 2a literatura indica que este proceso es más rápido cuando se lleva a cabo a 4:H4=H U. *in embargo% investigaciones probaron los resultados obtenidos de esta manera pueden variar H.=4.H>. #sí% el método rápido parece ser conveniente solo para determinación apro$imada del contenido de humedad del material.
2.1).2 M5todos indi!ectos. En el caso particular de las industrias% el contenido de humedad presente en el material tiene que ser determinado por métodos más rápidos que los métodos directos. Ejemplos de métodos indirectos son los siguientes métodos eléctricos de los cuales tres han llegado a ser muy di&undidos determinación de humedad basado en el cambio de la resistencia 5% medida de capacitancia electrostática (constante dieléctrica del material)% y la medición de la perdidas en un campo de #. Gtros métodos rápidos son los métodos químicos desarrollados principalmente para la mayoría de los casos% cuando la humedad es agua% tal es el caso del análisis de KartWischer basado en reacción química del yodo en la presencia de agua% y el método de e$tracción el cual es llevado a cabo con etanol.
2.1* Clasifcaci"n ; selecci"n de secado!es. 2a selección del contenido principalmente dictada por
fnal de humedad los requerimientos
es de
almacenamiento y estabilidad. El contenido fnal de humedad determina el tiempo de secado y las condiciones requeridas para el proceso. 2os gradientes de humedad interna dentro de las partículas y la variación del contenido de humedad entre las partículas son importantes. 2as restricciones de temperatura pueden aumentar a causa de la degradación térmica% cambios de &ase% decoloración y manchas%
onducción de calor.
9.
onvección de calor.
:.
Fadiación de calor.
3.
ale&acción dieléctrica.
2a siguiente subdivisión está basada en el tipo de recipiente secador 4. 0andeja. 4.
6ambor rotatorio.
9.
2echo
:.
Jeumático
3.
*pray.
2.1, In>o!maci"n e?+e!imental sob!e cin5tica de secado en lec&os 9uidi-ados. 2.1,.1 E>ecto de la +!o>undidad del lec&o en la (elocidad de secado. /osta&a% 4XYY (citado por 5. Feay y . 8. R. 0aZer) estudio el secado de silica gel en un lecho
solamente a cualquier punto en el &ondo H.H9 m del lecho. ,ncrementando la altura del lecho de H.H= m a H.9H m no hubo di&erencias signifcativas para el grado de humedad del gas. *in embargo% la humedad relativa del gas que sale del lecho &ue sustancialmente menor que la humedad relativa en equilibrio correspondiente al contenido de humedad del sólido predominante. +or lo tanto% tomando en cuenta lo anterior se deduce que% en materiales como silica gel el cual pierde agua &ácilmente y con ello la mayoría del secado se logra dentro de una distancia corta respecto al distribuidor% y el gas que sale de &ase densa esta probablemente cerca del equilibrio con los sólidos; por otro lado% incrementando la pro&undidad del lecho arriba de la 'ona de secado no hay incremento signifcante en la velocidad de secado.
2.1,.2 E>ecto del tamao de +a!t=cula en la (elocidad de secado. En los e$perimento con silica gel% /osta&a% 4XYY (citado por 5. Feay y . 8. R. 0aZer) descubrió que incrementando el diámetro de partícula dp de 4H[ a 993Y \m se obtiene un ligero incremento en la velocidad de secado. 2os e$perimentos &ueron ejecutados a la misma velocidad de gas% altura y temperatura de lecho. En contraste% QeneceZ y +icZa% 4X[3 (citados por 5. Feay y . 8. R. 0aZer)% en sus e$perimentos con &ertili'ante J+K% encontraron que el tiempo para eliminar una cantidad dada de humedad &ue proporcional al cuadrado del diámetro de la partícula.
2.10 Ca!tas +sicom5t!icas
III.
CONCUSIONES
*e puede decir del secado que se refere a la eliminación de agua de los materiales de proceso. El secado suele ser la etapa fnal de los procesos antes del empaque y permite que muchos materiales como los jabones en polvo y los colorantes sean más adecuados para su manejo. Jos permite entender que el secado! es la disminución de la humedad de un sólido h"medo mediante un procedimiento térmico. 6ambién podemos recalcar que el secado en los alimentos es uno de los métodos más antiguos utili'ados para su conservación% ya que al reducirse el contenido de agua en un alimento por lo cual debemos aprovechar esta operación unitaria e innovarla.
IL.
•
RECOMENDACIONES
En un proceso de conservación
que es el secado
aplicar las operaciones unitarias
es un parámetro
muy importante
por lo cual se sugiere conocer e
identifcar los problemas para hallar la solución por ello la importancia de la carta psicométrica es una herramienta &undamental.
