final deshidratacion (damian)
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8/6/2019 Final Deshidratacion (Damian)
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PROBLEMAS PROPUESTOS DE DESHIDRATACION
Ibarz(P. Propuestos)
Problema N 1.La temperatura en un almacn es de 30C, siendo 12C la temperatura de roco del airecontenido en dicho almacn. Calcular:a).- La humedad relativa que poseer el aire si se enfra hasta 16C.
b).- La cantidad de agua que se eliminar de 570 m 3 de aire con las condicionesindicadas, si se enfra hasta 2C.
SOLUCIONDATOS:ALMACEN
T = 30 C Tr = 12 C
CALCULAR:a ) H.R si se enfra hasta 16 C
b) Cantidad de agua eliminada en 570 m^3 de aire si se enfria hasta 12C.
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( )o Kgaire
humedoairem x
xV
sec873.0
1023.10130310314.8
180087.0
9.281
3
3
3
=
+=
Ahora:
oairede Kg humedoairem
oairedekg humedo Airem sec653.873.0
sec1570 33 =
AGUA ELIMINADA:aguade Kg
oairede Kg aguade Kg
oairede Kg 294sec
)0042.00087.0(sec653 =
Respuestaaaaaaaa
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Problema N 2: En un secador se eliminan 100 kg/h de agua de un material hmedo, utilizando una
corriente de aire que se encuentra a 24C y posee una humedad absoluta de 0,01 kg agua/kg aire seco. Este aire se calienta hasta una temperatura de 69C antes deintroducirlo en el secador. A la salida del secador existe un termmetro que marca una
temperatura seca de 54C y una hmeda de 38C. a).- Determinar el consumo de aire.b).- A la entrada del secador el agua contenida en el material se halla a 24C, mientrasque el vapor que abandona dicho secador se encuentra a 54C. Calcular el caudal decalor que se debe suministrar al secador. Determinar, asimismo, el flujo de calor que
se debe suministrar al precalentador.
SOLUCION DATOSEn un secador se eliminan kg/h de aguaAire : Te=24 C ; X = 0.01 Kg agua /Kg a.sAire de entrada: El aire se calienta a 69 C.Aire de salida : Ts = 54 C y T H = 38C.
Calcular:a) Consumo de aire.b) Calor suministrado al secador
Flujo de calor suministrado al precalentador.
QC QS ES
T
w 1 w 2 w 3
11 X T 22 X T 33 X T SS T
PRECALENTADOR SECADERO
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Balance msico del secador:( )
( )
( ) ( )( )h
humedoaire Kg X www
humedoairedeCaudal
hoaire Kg oaire Kg agua Kg hevaporada Kgagua
w
ador del ol alooairedecaudaw
hevaporadaagua Kg X X w
73,367201.0136.36361
:
/sec36.3636sec/01.00375.0/100
.secargsec
/100
2,
21
,
,
23,
=+=+==
=
=
=
=
Balance energtico en el secador:
( )( ) ( )( )( )( )
KW h KJ xQ
Q
humedoairedel Entalpai
ador el encalor deCaudal Q
C T iwT CpwiwQ
O
S
O
G
S
O
G AGUA AGUAG s
2.54/1094.1
5.15136.3636()2418.410042.9536.3636
.
.sec
0;..
5
3,
2,
==
=++
==
==++
Balance energtico en el calentador
( )
( )( )
KW h
KJ Q
kg KJ Q
calentador el encalor del Caudal Q
humedoairedel Entalpai
iiwQ
C
o
C
o
O
C
G
GGC
O
5.46167490
/16749036.4942.9536.3636
.
12
,
==
==
=
==
3 .0 R. Paul Singh 12.4(propuesto)Se usa un secadero de tunel en contracorriente para secar rodajas de manzana desdeuna humedad inicial de 70%hasta una humedad final de 5% (ambas en base humedad).
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El aire caliente entra a 100C con una humedad del 1% y bsale del secadero a 50C .Clcular la cantidad de aire necesario para secar 100Kg/h de producto si sutemperatura a lo largo del secadero es 20C y el calor especfico del slido es2.2KJ/Kg.C. Calcular tambien la humedad relativa del aire a la salidad el aire.
SOLUCION: DATOS Humedad inicial, KgsolidosOkgH w /33.23.0/7.0 21 == Humedad final; KgsolidosOkgH w /0526.095.0/05.0 21 == Aire de entrada al secadero= 100C y 1%de humedad relativa. Aire de salida del secadero= 50C y x%de humedad relativaT del producto=20C
METODO: Balance Global de Agua
2112. wmW mwmW m po
a
o
p
o
a
o
+=+ ..(1) Donde:
)sec/(:
)../(:
)/sec(:
)/sec(:
o Kgsolidokgagua productodel humedaad w
s Kga Kgdeaguaairedel humedad W
ho solidode Kg productodel masicocaudal m
ho Kgairemsicocaudal mo
p
a
o
2112. wW m
mwW
mo
m
p
o
o
a
p
a
o
+
=+
(2)
s Kgao KgH W
skgaokgH W
./027.0
./006.0
22
21
=
=
-
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Reemplazamos en Ec. (2):
kgsolidos s Kga
m
m
m
m
mo
m
p
o
o
a
p
o
o
a
p
a
o
.2984.2
0526.0006.023.2027.0.
=
+
=+
4. En una deshidratacin osmtica de rodajas cilndricas de papayas de 1.5 cm. dealto,
2 cm. de dimetro, debe sumergirla en los agentes edulcorantes a temperaturacontrolada, con agitacin constante. Se realizo la determinacin de humedad y
slidos solubles a los 15, 30, 45, 60, 180, 300 minutos y 24horas. Se determino el contenido de humedad por el mtodo de la estufa hasta peso constante.
Determinar los slidos solubles con el refractmetro manual a 20C.Determinar la acidez inicial y expresarla en % de cido ctrico.
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Determinar el PH inicial de la muestra.
a) Evaluar la ganancia de slidos y prdida de agua durante la deshidratacinosmtica de la papaya.
b) Determinar la difusividad media efectiva del soluto en la fase lquida de la papaya.
% DE ACIDEZ PH0.05937471 5.64
++
=
=2
22
022
0 4)12(exp
)12(18
Lt
Dii X X
X X ef
ie
et
Donde:Xt = Humedad media en el tiempo (t)Xe = Humedad de equilibrio.Xo = Humedad inicial-Def = Difusividad efectiva.t = tiempo.
t Del r
Y **12
128.11
+=
Donde:r: Radio del cilindro.l: Altura del cilindro.De: Difusividad efectiva.
t. Tiempo.Y: Fuerza impulsora.
Determinar la De para cada tiempo.
DATOS GENERALESOBTENIDOS:
PESO DE CILINDROS DE PAPAYA(Promedio) = 2.1558 g
CILINDROS DE PAPAYA: LARGO =1.5 cm; DIAMETRO = 2 cm
TITULACIN= 9ml de Agua + 1 ml de Muestra + 3 Gotas de Fenolftaleina- Gasto NaOH = 0.2 ml; 0.1 N- Acid. Predom.:ACIDO CITRICO: Factor = 0.045
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Determinar la De media.
El De media es = 8.2851 x10-11
Expresar los resultados en cuadros y comparar con revisin de literatura.
HORA TIEMPOPESO
PLACA
PESOPLACA +
MUESTRAINICIAL
PESOMUESTRAINICIAL
PESOPLACA +
MUESTRAFINAL
BRIX
(%)HUMEDAD
gr. DeHumedad
% DESOLIDOS
gr. DeMateria
Seca11.22
am0
minutos43.860
2 46.284 2.4238 44.1074 789.8011387
1 2.176610.1988612
9 0.247211.37
am15
minutos50.441
152.197096
9 1.7559969 50.6775 14.586.5375616
6 1.519596913.4624383
4 0.236411.52
am30
minutos 32.093 33.8874 1.7944 32.3545 14.885.4268836
4 1.532914.5731163
6 0.261512.07
am45
minutos47.298
7 49.087 1.7883 47.5976 16.583.2858021
6 1.489416.7141978
4 0.298912.22
am60
minutos52.333
5 54.0632 1.7297 52.6384 16.882.3726657
8 1.424817.6273342
2 0.304912.52
am90
minutos48.513
3 50.0615 1.5482 48.7896 18 79.1534691.22545400
7 20.846531 0.32274599302.22 pm
180minutos
49.0372 50.323 1.2858 49.3749 21
73.73619536 0.9481
26.26380464 0.3377
04.22 pm
300minutos 41.079 42.4025 1.3235 41.4602 25
71.19758217 0.9423
28.80241783 0.3812
11.22am 24 horas
47.5421 48.6606 1.1185 48.0838 42
51.56906571 0.5768
48.43093429 0.5417
DATOS OBTENIDOS DE PERDIDA DE AGUA Y GANANCIA DESOLUTOS
WL (%) GS (%)
HORA TIEMPO
BRIX
YFUERZA
IMPULSORA De11.22 am 0 minutos 7 1 -11.37 am 15 minutos 14.5 0.825581395 1.80789 x 10- 10
11.52 am 30 minutos 14.8 0.818604651 9.77706 x10- 11
12.07 am 45 minutos 16.5 0.779069767 9.66886 x10- 11
12.22 am 60 minutos 16.8 0.772093023 7.71687 x10- 11
12.52 am 90 minutos 18 0.744186047 6.48162 x10- 11
02.22 pm 180 minutos 21 0.674418605 5.24957 x10- 11
04.22 pm 300 minutos 25 0.581395349 5.20672 x10- 11
11.22 am 24 horas 42 0.186046512 4.10123 x10- 11
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PERDIDA DEAGUA
GANACIA DESOLUTOS
- 030.47606953 -0.50097411629.85898539 0.66332683931.8767978 2.3981816534.8733652 2.676500603
44.12032656 3.50431361656.98580606 4.19797754957.25484771 6.21578996274.20911063 13.66082197
5. Una bandeja de 60x60 cm y 3 cm de profundidad contiene un producto granular hmedo que se desea secar con una corriente de aire. La corriente de aire es caliente y
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( )( ) s Kga
m P M
RT X P M
RT V
AGUA Aire .9898.0
165273082.0
1802.0
9.281
..
..1
3
=+
+=+=
DENSIDAD DEL AIRE:
( )3
3 /031.1
.9898.0
.02.011m Kg
s Kgahumedoairem
s Kgado Kgairehume
V X =
+=+=
DENSIDAD DEL FLUYJO DEL AIRE(G):
( ) ( )
( )
( )
( )
( )( )( )( )( )
( )hagua Kg
mmh
Kg A R R
AGUA DEL N EVAPORACIO DE TOTALVELOCIDADmh
Kg T T h R
T T h A
q Rc
RcSECADO DE VELOCIDAD
C mW
h
GhhCONVECCION DE E COEFICIENT
sm Kg
V G
T
W
H
W
H
W
066.136.0*.
96.2*
:.
96.210004.2423
5.3265360035.61)(.
)(
.4.61186.632.14
32.14)(
.186.66*031.1*
22
2
28.0
8.0
2
=
==
===
==
==
=
===
6. Tesis optimizacin por el mtodo superficie respuesta en la deshidratacinosmtica del esprrago verde(Asparragus oficinales).
En una investigacin de optimizacin por el mtodo superficie respuesta,la humedad final y la ganancia de slidos en la deshidratacin osmtica
de esprrago utilizando como variables de trabajo el agente Deshidratante a (NaCl), T, Tiempo de inmersin, velocidad de agitacin
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Y relacin solucion producto. Datos:experimentos
t(s) Pinicial(g) Pfinal(g)0 1,02 1,0215 1,02 0,930 1,02 0,8845 1,02 0,8560 1,02 0,8290 1,02 0,81
120 1,02 0,83150 1,02 0,8180 1,02 0,79240 1,02 0,76300 1,02 0,74360 1,02 0,71
SOLUCION
Valores obtegidos de humedad final, ganacia de solido(GS) y perdida deagua.
t(s) Pinicial(g) Pfinal(g) M.S(G) Hfinal(%) G.S(%) Perdidaagua(%) 0 1,02 1,02 0,0728 92,72 0 0
15 1,02 0,9 0,101 88,78 2,8 13 30 1,02 0,88 0,116 86,82 4,3 16 45 1,02 0,85 0,122 85,65 4,9 20 60 1,02 0,82 0,132 83,9 5,9 24 90 1,02 0,81 0,147 81,85 7,4 26
120 1,02 0,83 0,158 80,96 8,5 26 150 1,02 0,8 0,166 79,25 9,3 29 180 1,02 0,79 0,189 76,08 11,6 33 240 1,02 0,76 0,197 74,08 12,4 36 300 1,02 0,74 0,212 71,35 13,9 40 360 1,02 0,71 0,221 68,87 14,8 44
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0
10
20
30
40
50
0 100 200 300 400
TIEMPO
%Serie1
Serie2
productodel inicial mas aMot ent iempoaguadeConteni do Et
iniacial aguacont Eo
Mo Et Eo
WL
=
=
.:
.:
)(100(%)
-
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( )
inicial amasamso
t tiempoel enamasaMst Mo
MoMt SG
sec:
.sec:
1100(%)
=
Determinacin del coeficiente de difusin :Con el modelo de Azuara fueron obtenidos valores de difusividad efectiva
para el agua y la ganancia de slidos. Se determino la cintica de perdida de agua a travs del modelote estemodelo para geometra esferica.
SE LINEALIZA LA ECUACION DE AZUARA:
T(s) difusividad(m^2/s) Difusividad(ss)0 0,00E+00 0900 7,58E-10 4,08E-10
1800 1,03E-09 6,27E-102700 1,12E-09 7,44E-103600 1,11747-09 8,05E-105400 1,05E-09 8,40E-107200 9,62E-10 8,26E-109000 8,76E-10 7,92E-10
10800 7,99E-10 7,52E-1014400 6,76E-10 6,72E-1018000 5,83E-10 6,03E-1021600 5,12E-10 5,44E-10
0,00E+00
2,00E-10
4,00E-10
6,00E-10
8,00E-10
1,00E-09
1,20E-09
0 10000 20000 30000
TIEMPO
D I F U S I V I D A D ( A G U A )
Serie1
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Y = t/ %WL
A = 1/ S 1(%WL )
B = 1/ %W L
t = X
El valor de WL es el encontrado segn aplicacin del modelo matemtico, se
representar como:modWL
d. Determinacin de la fraccin de prdida de agua segn resultados
experimentales (expWL )
Se obtuvo la curva que exprese la relacin %WL con el tiempo, utilizando en
este caso todos los tiempos, hasta completar las 24 horas. Se obtuvieron las
curvas para cada repeticin.
Por el desarrollo de regresin no lineal se obtuvo los coeficientes y la ecuacin
que ms se ajuste a la curva encontrada. As mismo se encontr el factor de
correccin para el tiempo y el WL .
El valor demodWL ser el que result de remplazar el tiempo corregido en la
ecuacin encontrada. El resultado final tambin fue corregido.
g. Determinacin de la difusividad efectiva (Def) media
A partir de la ecuacin para la difusividad efectiva al tiempo t, para placa
infinita segn Azuara et al (1992).
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2
exp
mod
1
1t
WLWL
LS1LS
4t
)(Def
+=
Donde L = Dimensin caracterstica supuesto constante (sin encogimiento),
equivalente a A/2 = 0,05 m
Se aplic la ecuacin ajustada para las caractersticas de un cubo en cada tiempo
hasta completar las 2 horas. El clculo se hizo para cada repeticin del punto
ptimo.
32
exp
mod
1
31
3
1t
WLWL
LS1LS
4t
)(Def
+=
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