LABORATORIO

“Secado de
manzanas”
Procesos Unitarios II

Docente: Dr. Ramiro Escalera

Alumnos:

Pamela Araoz Ramos

Nicolás Villena

Víctor Shamir Villegas Mercado

Diciembre-2019
 LABORATORIO

SECADO DE MANZANA ROJA

1.- INTRODUCCION

El secado se describe como un proceso de eliminación de humedad para producir un

producto más sólido y seco.

La deshidratación de frutas consiste en eliminar La deshidratación de frutas consiste en

eliminar una buena parte de la humedad de los alimentos, para que no se arruinen.

Se considera de mucha importancia la conservación de alimentos pues esto nos permite

alargar la vida útil de las frutas y poder tener acceso a mercados más distantes, otra de
las importancias de conservar frutas deshidratadas es debido a que podemos contar con
frutas en épocas que normalmente no se producen, logrando así mejores precios.

Por medio del calor se elimina el agua que contienen algunos alimentos mediante la
evaporación de esta. Esto impide el crecimiento de las bacterias, que no pueden vivir en
un medio seco.

2.- OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

 Realizar el proceso de secado adicionando calor en un secador de
bandejas para obtener con producto final mañana deshidratada

2.2 Objetivos Específicos

 Construir la curva de secado de la manzana (humedad libre en función

del tiempo).
 Determinar el contenido de humedad crítico y la velocidad de secado
constante.
 Determinar el intervalo de humedad de la manzana utilizando la
integración grafica
 Interpretar los resultados obtenidos en la practica
3.- MARCO TEORICO

Secado : La operación de secado es una operación de transferencia de masa de

contacto gas- sólido, donde la humedad contenida en el sólido se transfiere por
evaporación hacia la fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presión de vapor
ejercida por el sólido húmedo y la presión parcial de vapor de la corriente gaseosa,
Cuando estas dos presiones se igualan, se dice que el sólido y el gas están en equilibrio
y el proceso de secado finaliza.
El mecanismo del proceso de secado depende considerablemente de la forma de enlace
de la humedad con el material: cuanto más sólido en dicho enlace, tanto más difícil
transcurre el secado. Durante el secado el enlace de la humedad con el material se
trastorna.
Las formas de enlace de la humedad con el material se clasifican en: químico, físico-
químico y físico- mecánico

Definiciones:

Contenido de humedad, base seca:

Contenido de humedad, base húmeda:

Humedad de equilibrio: Humedad del sólido cuando su presión de vapor se iguala a la

presión de vapor del gas, es decir, humedad del sólido cuando está en equilibrio con el
gas.
Humedad libre: Es la humedad del sólido; que es la humedad que está en exceso con
relación a la humedad de equilibrio, es ésta la humedad que se puede evaporar y
depende de la concentración de vapor en la corriente gaseosa.

Humedad límite: que es la humedad del sólido que ejerce una presión de vapor de
equilibrio menos que aquella que ejerce el líquido puro a la misma temperatura
humedad no límite: que es la humedad del sólido que ejerce una presión de vapor igual
a la del líquido puro a la misma temperatura.
Tipos de humedades
Los equipos utilizados para secar se pueden clasificar también de acuerdo a cualquiera
de estas categorías:
Métodos de operación: Continuos o Discontinuos.
Métodos de propiciar el calor necesario para la evaporación de la humedad: En
secaderos directos e indirectos
Naturaleza de la sustancia a secar: Puede ser la sustancia un sólido rígido como
la madera, un material flexible como el papel o la tela, un sólido granular tal
como la masa de cristales, una pasta espesa o delgada o una solución. Es
probable que la forma física de la sustancia y los distintos métodos de
manipulación empleados, ejerzan la influencia más grande en el tipo de
secadero a utilizar.

Tipos de secaderos.
De acuerdo a la clasificación de la operación de secado encontramos los siguientes tipos
de equipos:

Secaderos de calentamiento directo: La transferencia de calor para la desecación se logra

por contacto directo entre los sólidos húmedos y los gases calientes. El líquido vaporizado
se arrastra con el medio de desecación; es decir, con los gases calientes. Los secadores
directos se llaman también secadores por convección

a) Equipos discontinuos. - la operación es continua sin interrupciones, en tanto se

suministre la alimentación húmeda. Es evidente que cualquier secador continuo puede
funcionar en forma intermitente o por lotes, si así se desea.
 Secaderos de bandejas con corriente de aire.
 Secaderos de cama fluidizada.
 Secaderos con circulación a través del lecho sólido.

b) Equipos continuos
  Secaderos de túnel.
 Secaderos neumáticos.
 Secaderos ciclónicos.
 Secaderos de cama chorreada.
 Secaderos de cama vibratoria.
 Secaderos de tipo turbina.
 Secaderos rotatorios.

Secaderos de calentamiento indirecto:

a) Equipos discontinuos.
 Secaderos de bandejas a vacío.
 Secaderos de bandejas a presión atmosférica.
 Secaderos por congelación.

b) Equipos continuos.
 Secaderos de tambor.
 Secaderos con circulación a través del lecho.

La principal ventaja del uso de secaderos térmicos es que el grado de eliminación de la

humedad puede llegar a ser muy alto, frente a, por ejemplo, el secado mecánico por
compresión, que frecuentemente necesita de un posterior secado térmico.

El principal inconveniente de estos secaderos es su alto consumo energético, debido en

gran parte al gran calor latente de vaporización del agua, lo que requiere de un alto
aporte térmico en el secadero.

También podemos señalar que, en el caso de secado de gases húmedos, los mejores
resultados se obtienen con métodos de absorción química y no con secaderos.
SECADORES DIVERSOS

 Secadores dieléctricos: operan sobre el principio de generación de calor dentro de

los sólidos, colocándolos dentro de un campo eléctrico de alta frecuencia.
 Secadores solares: operan sobre el principio la energía solar para el secado de
frutas y disecación al sol.
 Secadores Infrarrojos: dependen de la transferencia de energía radiante para
evaporar la humedad. La energía radiante se suministra eléctricamente por medio
de lámparas infrarrojas, resistencias eléctricas o refractarios incandescentes
calentados por gas. Su aplicación principal es el horneado o la desecación de capas
de pintura y el calentamiento de capas delgadas de materiales.

Aplicaciones industriales del secado

Los campos industriales en los que los procesos de secado tienen una gran importancia.

Las industrias agroalimentarias y papeleras son las usuarias más importantes de los
procesos de secado, que supone un consumo de más del 60 % del total en dicho campo
industrial.
Velocidad de Secado
Al desecar un sólido húmedo con aire caliente, el aire aporta el calor sensible y el calor
latente de la evaporación de la humedad y también actúa como gas portador para
eliminar el vapor de agua que se forma en la vecindad de la superficie de evaporación.

4.- Equipos y materiales

4.1 Materiales

 Materia prima: Manzana Roja

 Cuchillos
 Paños de Tela
 Pila de lavado
 Bandejas con malla milimetrada, para acomodar la materia
prima utilizada (con tapa)
 Vidrio de reloj
 Mufla
 Termómetro en la cámara de secado
 Pinzas
 Flexo, para medir el área de la bandeja.

4.2 Equipos

 Cámara de secado de lecho fluidizado, consiste en un túnel

de sección transversal cuadrada donde se acomodan las
bandejas y circula el aire.
 Medidor de humedad relativa y termómetro en la cámara de
secado
 Balanza técnica para medir la pérdida de peso en función del
tiempo.
 Balanza analítica, para determinar el peso del alimento
húmedo.
4.3 Funcionamiento del Equipo Utilizado En la UPB

1.- El equipo que se utilizo es un secador de aire que es calentado por combustión de
gas controlad por válvulas para sí poder tener un mejor control de la cantidad de gas

suministrada

Figura 1 – Sistema de alimentación del gas combustible

Figura 2 – Entrada de gas combustible

Figura 3 – Combustión del gas utilizado para calentar el aire

El aire caliente pasa por la cámara de transferencia de calor por unos ductos que
transportan hacia la cámara de secado por medio de una bomba (esta es la que da
velocidad al flujo de aire caliente), La llama del fogón se prende y se apaga cuando baja
la temperatura el gas se enciende de manera automática, este sistema es muy similar a
la del caldero
 Figura 5 – Bomba

La cámara de secado tiene un medidor e temperatura y dos medidores de humedad

uno en la entrada y otro en otro extremo esto por disposición de diseño de secador (es
un medidor de humedad de doble entrada)

Figura 6 – Instrumentos de Medición

La cámara de secado consta de 10 bandejas, donde se coloca el sólido húmedo, este

proceso donde el aire o el fluyen forma paralela
 Figura 7 – La cámara de secado

El aire caliente es transportado por los ductos del equipo (se considera que el tramo de
flujo ideal debería ser un trayecto recto, pero por disposición del laboratorio se tiene
esta disposición)

Figura 8 – Ductos que transportan el aire ya utilizado

Para la configuración del proceso es necesario abrir dos compuertas que permiten la
entrada de nuevo aire y que parte del aire utilizado vuelva al proceso, y sobre todo para
contralora la temperatura que este no suba excesivamente

Figura 9 – Compuerta que permite la entrada de aire

El equipo cuenta con un sistema de control automático tiene sensores que manda
señales de acuerdo a la temperatura del secador, si es arriba de 50 oC se manda al
solenoide el cual se prende o apaga la entrada de materia de combustión de forma
automática (así esta permite la entrada de gas o no)

Figura 10: Panel de control eléctrico

5.- PROCEDIMIENTO

 Medir el área de las bandejas (superior e inferior)

 Pesar la bandeja sin producto
 Cortar las manzanas en grosores muy pequeños aproximadamente 1pulg y en de
forma muy pareja todas las muestras
 Cubrir el área de la bandea con el producto ya cortado, tratar de que no existan
espacio en vacíos
 Pesar las bandejas con el producto incorporado
 Sacar dos muestras de la bandeja y reservarlas
 Las manzanas que se encuentran en las bandejas grandes se introducen a la
cámara de secado
 Sacarlas bandejas cada cierto intervalo de tiempo (en nuestro caso 10 minutos)
y realizar el pesado simultáneamente medir la temperatura a la que se
encuentra el equipo, este proceso se repite varias veces, hasta que lleguemos a
un peso constante y ya no sea necesario realizaría el secado (figura 11)

Proceso para Muestras

 Pesar los vidrios de reloj en la balanza (sin producto, realizar el
proceso con la pinza)
 Pesar el vidrio de reloj con la muestra reservada
 Meter los vidrios en el Horno de secado Eléctrico (se empezó a 30oC,
se dejan las muestras hasta llegar a temperatura de 105 oC), este
proceso dura alrededor de 2-3 horas (figura 12)
 Después pasado el tiempo se saca la muestra y se introduce a la
mufla durante 20 minutos
 Pasado el tiempo se pesa el vidrio e reloj con la muestra en la
balanza (figura 13)

Figura 11

Figura 12

Figura 13
6.- CALCULOS Y RESULTADOS

6.1 Datos de las manzanas en la bandeja

Dimensiones de la bandeja
Ancho 0.43 m

Alto 0.5 m

Espesor 0.04 m

Peso de la bandeja
Peso de bandeja y tapa 2.2 kg

Área de la bandeja 0.161 m^2

Áre de contacto 0.322 m2

Peso de la bandeja
y muestra húmeda 2.775 kg

Peso de los sólidos húmedos 0.575 kg

6.2 Datos de las muestras

 Muestra 1

Peso del vidrio

del reloj 27.5351 g
Peso de la muestra
y el vidrio del reloj 41.7983 g

Peso de la muestra
húmeda 14.2632 g

Peso de vidrio de
reloj y muestra seca 29.9697 g

Peso de la muestra
seca 2.4346 g
Pérdida de
de evaporación 11.8286 g

Cálculo de humedad Base

seca 4.85853939 g agua/ g manzana seca

Cálculo de humedad
Base húmeda 0.829308991 g agua/g manzana húmeda
 Muestra 2

Peso del vidrio

del reloj 25.1449 g
Peso de la muestra
y el vidrio del reloj 42.1963 g

Peso de la muestra
húmeda 17.0514 g

Peso de vidrio de
reloj y muestra seca 27.3959 g

Peso de la muestra
seca 2.251 g
Pérdida de
de evaporación 14.8004 g

Cálculo de humedad Base

seca 6.575033319 g agua/ g manzana seca

Cálculo de humedad
Base húmeda 0.867987379 g agua/g manzana húmeda

6.3 Análisis de estadístico de las muestras

 Análisis Estadístico de las muestras secas
Parámetro muestra 1 muestra 2

Humedad base seca

[kg agua/kg de sólido seco] 4.85853939 6.575033319

media = Xm 5.716786354

(Xi-Xm) -0.858246964 -0.858246964

(Xi-Xm)^2 0.736587851 0.736587851

suma del cuadrado de las

diferencias 1.473175703

Desviación estándar 1.213744496

n repeticiones de desviación
estándar desde la media = Z -0.707106781 0.707106781
Probabilidad (Z) de ocurrencia de
cada medición. Asumiendo una
distribución normal 0.242 0.758
Probabilidad de repetición de
mediciones entre ambos valores 0.516
Porcentaje de probabilidad
de que las mediciones de la
humedad aparezcan entre
los rangos tomados
51.60%
Valor de Humedad Base seca
tomado para el análisis muestra 2 6.575033319

6.4 Extrapolación de los resultados de las muestras hacia los resultados de la bandeja
 Extrapolación de las muestras a
la bandeja
Peso de agua en la bandeja 450 g

Peso de sólido seco en

la bandeja = Ls 68.44072 g

6.5 Tabla de datos y cálculos obtenida de las mediciones en el secador de bandejas

Tiempo acumulado Tiempo Peso (Bandeja

minutos acumulado[h] y manzanas) [g] Wt= Peso manzanas [g] Xt=(Wt-Ws)/Ws Humedad Libre
0 0 2775 575 7.401431463 6.575033319
15 0.25 2745 545 6.963095908 6.136697764
25 0.416666667 2705 505 6.378648502 5.552250358
35 0.583333333 2675 475 5.940312947 5.113914803
45 0.75 2640 440 5.428921467 4.602523323
55 0.916666667 2610 410 4.990585912 4.164187768
65 1.083333333 2580 380 4.552250358 3.725852214
75 1.25 2555 355 4.186970729 3.360572585
85 1.416666667 2530 330 3.8216911 2.995292956
95 1.583333333 2500 300 3.383355546 2.556957402
105 1.75 2490 290 3.237243694 2.41084555
115 1.916666667 2460 260 2.79890814 1.972509996
125 2.083333333 2435 235 2.433628511 1.607230367
135 2.25 2415 215 2.141404808 1.315006664
145 2.416666667 2395 195 1.849181105 1.022782961
155 2.583333333 2385 185 1.703069253 0.876671109
165 2.75 2375 175 1.556957402 0.730559258
185 3.083333333 2355 155 1.264733699 0.438335555
205 3.416666667 2340 140 1.045565921 0.219167777
225 3.75 2325 125 0.826398144 0
 Tiempo calculado de
∆X/∆t evaluado en n R [kg agua/(h*m^2)] Xprom 1/Rx integral de la curva la integral [horas]

-1.753342218 372.6708075 6.355865541 0.002683333

-3.506684437 745.3416149 5.844474061 0.001341667 0.001029175 0.21875
-2.630013327 559.0062112 5.333082581 0.001788889 0.00080047 0.170138889
-3.068348882 652.173913 4.858219063 0.001533333 0.000788801 0.16765873
-2.630013327 559.0062112 4.383355546 0.001788889 0.000788801 0.16765873
-2.630013327 559.0062112 3.945019991 0.001788889 0.000784134 0.166666667
-2.191677773 465.8385093 3.543212399 0.002146667 0.000790668 0.168055556
-2.191677773 465.8385093 3.177932771 0.002146667 0.000784134 0.166666667
-2.630013327 559.0062112 2.776125179 0.001788889 0.000790668 0.168055556
-0.876671109 186.3354037 2.483901476 0.005366667 0.001045511 0.222222222
-2.630013327 559.0062112 2.191677773 0.001788889 0.001045511 0.222222222
-2.191677773 465.8385093 1.789870181 0.002146667 0.000790668 0.168055556
-1.753342218 372.6708075 1.461118515 0.002683333 0.000793935 0.16875
-1.753342218 372.6708075 1.168894812 0.002683333 0.000784134 0.166666667
-0.876671109 186.3354037 0.949727035 0.005366667 0.00088215 0.1875
-0.876671109 186.3354037 0.803615183 0.005366667 0.000784134 0.166666667
-0.876671109 186.3354037 0.584447406 0.005366667 0.0011762 0.25
-0.657503332 139.7515528 0.328751666 0.007155556 0.001600939 0.340277778
-0.657503332 139.7515528 0.109583889 0.007155556 0.001568267 0.333333333

6.5.1 Análisis del tiempo obtenido y del tiempo calculado

Análisis de la integral de la curva 1/R

tiempo calculado 3.619345 horas
tiempo real 3.75 horas
Variación 0.130655 horas
Porcentaje de error 3%
6.5.2 Curvas de los datos

6.5.2.1 Curva de la humedad libre en función del tiempo

6.5.2.2 Curva de la Velocidad de secado en función del tiempo

6.5.2.3 Curva de la función 1/R
7.- CONCLUSIONES
 El experimento nos permitió realizar con éxito el secado de fruta (manzana
roja), haciendo que esta pierda humedad y no así sabor.
 Pudimos observar y realizar con éxito la curva de secado de la fruta, usando la
maquinaria requerida para este proceso y teniendo en cuenta el uso correcto
que se debía realizar con estas.
 Se observó que a mayor temperatura del horno el secado será más rápido pero
la calidad del producto será mejor a una temperatura menor, pero a más
tiempo.
 Es importante observar la temperatura ya que si esta sube demasiado puede
arruinar el secado de la manzana, sin embargo, no es posible tener un proceso
de secado constante. También se vio que el tiempo de secado de la manzana
sigue un comportamiento como se mencionó antes no es uniforme, pero sigue
un comportamiento con la velocidad de el mismo reflejada en la curva de
secado
 Se optó por tomar el valor numérico de peso de la muestra seca (el de la
muestra 2) más grande, porque existe una mayor probabilidad de que las
medidas del mismo tipo de muestra sean menores o iguales al mismo, lo cual
no ocurre en el caso de la muestra numero 1
 Los resultados de la integración del tiempo real, y del tiempo calculado a través
de la curva del inverso de la velocidad de secado, solo presentaron un 3% de
variación entre sí por lo que se puede afirmar que el procesamiento de los
datos fue el adecuado.
 Los materiales y maquinas utilizadas en el experimento funcionaron de manera
óptima.
 La toma de datos en el experimento en un tiempo definido no muy largo es
importante para realizar la curva de secado ya que se podrá medir el peso de la
fruta y así saber cuánta agua perdió, en caso de que la diferencia de masas no
sea muy diferente en el tiempo determinado es recomendable tomar las
medidas en un tiempo mayor.
 El proceso de secado tomo un tiempo aproximado de 3 horas y media.

8.- BIBLIOGRAFIA
- Procesos de transporte y Operaciones Unitarias : C.J Geankopolis 4ta Edición

- http://www.unesco.org/new/fileadmin/MULTIMEDIA/FIELD/Montevideo/pdf/ED-
Guiasecaderosolar.pdf

- https://www.quiminet.com/diferentes-tecnicas-de-secado-de-alimentos-45027.htm