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Operaciones unitarias II

La cinética del secado de las patatas usando secador de lecho fluidizadoLuis Eduardo Bojórquez Montijo

Expediente 213201187

4 de mayo del 2017

“Kinetics of potato drying using fluidized bed dryer”

Autores: •Sushant Balasaheb Bakal

•Gyanendra Prasad Sharma

•Somnath P. Sonawane

•Radhachran C. Verma

Universidad de agricultura y tecnología de Maharana Pratap, Udaipur, India

Journal of Food Science and Technology, 2012 vol 49 No. 5. Pags: 608–613

Índice Introducción-------------------------------------------------------------------------------------------------4

Modelado ---------------------------------------------------------------------------------------------------7

Materiales y métodos------------------------------------------------------------------------------------11

Resultados y discusión-----------------------------------------------------------------------------------15

Conclusiones -----------------------------------------------------------------------------------------------22

Introducción

Introducción Varios alimentos populares provienen de la patata. Los gránulos de la patata se utilizan para la preparación de una diversa variedad de productos de alimentos crujientes.

Es necesario secar el producto con un mínimo coste, energía y tiempo. En el secado en lecho fluidizado, el tiempo de secado se acorta debido al calor intenso y la transferencia de masa.

El secado se ve afectado por la naturaleza del producto, el tipo de secador, los parámetros de cinética de secado tales como la proporción de humedad, temperatura, velocidad del aire, velocidad de secado y difusividad de la humedad.

Es necesario estudiar el efecto de las formas y el efecto de la temperatura en la cinética de secado.

Modelado

ModeladoEl modelo empírico y el modelo de Page fueron utilizados para investigar el efecto de las formas y su proporción de aspecto en el secado característico de los alimentos.

El modelo de Page se aplica para superar las deficiencias de un modelo exponencial simple con una modificación empírica del término de tiempo introduciendo un exponente 'n' .

Donde MR= Proporción de humedad, ks= la constante de secado, kp= constante de secado para el modelo de Page, t= tiempo, n es exponente empírico del tiempo.

La ecuación de difusión de partículas de papa para forma ortoédrica es:

La ecuación de difusión para las partículas de papa de forma cilíndrica es:

M= contenido final de humedad (%db);

M0 =contenido inicial de humedad (%db),

Me= coeficiente de equilibrio (m^2/s),

β = Las raíces de Bessel del contenido de humedad.

Deff=función de difusión,

L = grosor de la losa (mm), n= integral positiva, rc= radio cilíndrico, t = tiempo (h)

Una forma general de la ecuación se puede escribir en forma logarítmica que es:

La dependencia de las constantes de secado ks y kp de dos modelos fue evaluada usando una ecuación de tipo Arrhenius dada:

K =constante de secado (h^-1), k0 =valor de referencia de la constante de secado (h^-1)

Ea es la energía de activación (KJ/mol), R es la constante universal de los gases (Joules/molK) t Tes la temperatura (°C)

Materiales y métodos

Preparación previa y especificacionesLas patatas se sumergieron en una solución de metabiosulfito sódico (0,1% p / p).

Después de esto, se equilibró el contenido de humedad.

El contenido de humedad inicial de las patatas se determinó utilizando un horno de vacío (70 ◦ C, 13,3 kPa) de acuerdo con el método AOAC (2002).

El secado de las partículas de papa se finalizó cuando el contenido de humedad disminuyó a un 6% desde un 80,7% inicial.

Equipo Se investigó en las instalaciones de Departamento de Procesamiento e Ingeniería de Alimentos, Facultad de Tecnología e Ingeniería, MPUAT, Udaipur. Para el estudio se utilizó el secador de lecho fluidizado (FBD) de mesa (Modelo HE-75 Sherwood Scientific Ltd, Cambridge, Inglaterra).

Se aspiró aire a través de un filtro de malla provisto en la base del gabinete y soplado por el ventilador centrífugo sobre un calentador eléctrico de 2 kW.

El FBD tenía controlador PID del rango de 0-200 ° C, El tamaño del lote de partículas de papa utilizadas para el secado fue de 430-500 g / h.

Propiedades de muestras y secado Las muestras se secaron en la cámara cilíndrica perforada con diámetro variable.

Las patatas de forma ortoédrica se cortaron en dimensiones de (5 x 5 x 5 mm), (5 x 5 x 10 mm) y (5 x 5 x 15 mm)

Las piezas de forma cilíndrica tenían dimensiones de 5 x 5 mm, 5 x 10 mm y 5 x 15 mm.

Las temperaturas de secado utilizadas fueron 50, 60 y 70 ° C a 7 m / s de velocidad de aire.

Resultados y discusión

El tiempo requerido para reducir el contenido de humedad a cualquier nivel dado dependía de las condiciones de secado.

A medida que la proporción aumentó de 1: 1 a 1: 3 a una temperatura de aire dada, el tiempo de secado también aumentó .

El efecto de la forma en el tiempo de secado no fue significativo.

Energía de activación

Se utilizó la ecuación de tipo Arrhenius con sustitución del valor de referencia de la constante de secado k0 con coeficiente de difusividad (D0). La energía de activación disminuyó con el aumento de la relación de aspecto tanto para formas ortoédricas como cilíndricas.

Modelado del comportamiento de secado de la papa.

Para la adecuación del modelo, se calcularon el coeficiente de determinación de ajuste (R2) y el porcentaje de error absoluto promedio (MAE%)

Conclusiones

•El contenido de humedad en la papa disminuyó con el aumento de la temperatura del aire de secado.

•La velocidad de secado disminuyó con la disminución del contenido de humedad.

•El coeficiente de difusión de la humedad aumentó con el aumento del grosor de la muestra y la temperatura del aire.

•Las constantes de secado en los modelos exponenciales y de Page aumentaron con el aumento de la temperatura del aire y disminuyeron con la relación de aspecto .