Modelacin de alta calidad de secado de pasta. Validacion del modelo matematico.

Modelacin de secado de pasta de alta calidad. Validacin del modelo matemtico.Mario Yesid Lesmes Fernndez. Cdigo: 273931ContenidoIntroduccionProceso industrial de produccion

1. IntroduccinEn los ltimos aos la industria ha tenido un aumento de la demanda de pasta seca en varios pases.A pesar de esto las materias primas y las condiciones del proceso se hace siguiendo ''reglas de oro'' que no permiten hacer ningn tipo de control sobre la calidad del producto, y no conllevan a altas tasas de produccin. 1. IntroduccinAlta produccin y calidad se consideran dos aspectos en contraste.Se debe establecer las variables de proceso que afectan las caractersticas del producto.

1.1Proceso industrial de produccin.

Modelacin matemticaDurante este paso se somete a condiciones severas. Temperaturas entre 80-120C y una humedad relativa entre 40-70 %.La tendencia mundial es mejorar la produccion2.1 Modelacin matemtica: Supuestos bsicos

2.2 Modelacin matemtica: Condiciones de contornoLa hiptesis principal es la condicin de equilibrio termodinmico en la interface masa-aire.Se necesitan dos condiciones de frontera para solucionar la ecuacin de balance de transferencia de calor, y la ecuacin de difusividad de fick.

2.2 Modelacin matemtica: Condiciones de contornoCuando el transporte de masa y de calor es simultneo, es posible suponer que la difusin del agua en el interior de la masa es suficientemente rpido para el transporte de una cantidad suficiente de agua a la superficie de evaporacin, esto significa que el calor suministrado por el aire de secado es exactamente igual al calor absorbido como consecuencia de la evaporacin.2.2 Modelacin matemtica: Condiciones de contornoEl mecanismo de transferencia de masa se dividio en dos una difusin radial-axial de agua desde la superficie interna hasta el borde de la muestra, y la eliminacin de agua por la corriente de aire que roza la muestra.Las condiciones iniciales se asumen valores constantes uniformes de temperatura (T0) y Contenido de Humedad (U0), a lo largo de toda la muestra.2.3 Modelacin matemtica: Coeficiente de transporte.El coeficiente global de transferencia de calor hext fue calculado por medio del factor de Colburn Jh definido en trminos de nmeros dimensionales asi:

2.3 Modelacin matemtica. Contraccin.La pasta pasa de un C.H de 31 a 11.5% (b.h) con la consecuencia de una disminucin de su radio.Esta contraccin fue modelado de acuerdo a una relacin lineal entre la reduccin geomtrica y contenido de agua:

2.4 Modelacin matemtica: Mtodo de solucinLa solucin de la ecuacin diferencial por medio de diferencias finitas, con el mtodo de Crank-Nicholson.

3. 1 Materiales y mtodos. Propiedades de la masaEs bastante difcil medir las propiedades de algn alimento.Se debe a dos causas generalmente una perdida de agua durante la medicin y diferencia marcada en las M.P.

3. 1 Materiales y mtodos. Propiedades de la masaLa difusividad se mide por la tecnica de NMR utilizando un espectrometro Bruker NMR, que trabajan con una frecuencia de resonancia de 80 MHZ

3. 1 Materiales y mtodos. Propiedades de la masaEl contenido de agua de las muestras oscilo entre 33-22% (b.h).No fue posible realizar mediciones por debajo del 20%, debido a que la seal era difcil de detectar.Para contenidos de humedad menores de 22% se aplico el modelo semiempirico de (Waananen y Okos, 1996)3. 1 Materiales y mtodos. Propiedades de la masaDonde:Dw es la difusividad (m2/s)x es la fraccion de peso del agua (b.s)Ea (energia de activacin)=22.6KJ/gmolR Constante universal de los gasesE porosidad de la pasta =0.26

3.2 Materiales y mtodos. Pruebas de secado.Se uso un secador esttico piloto, aproximadamente 12 kg por serie, fueron cargados en el secador (2 m de altura, 1,5 m de ancho, 1,5 m de profundidad) establecido abajo como una sola capa sobre una serie de bandejas. Durante todas las pruebas la temperatura y la humedad del aire de secado caliente hmedo se mantuvo a un valor constante fijo. La velocidad del aire era siempre la misma mediante la fijacin de la potencia del ventilador, con una velocidad de 0.5 m/s.4. Ajuste del modelo y validacin.

4. Ajuste del modelo y validacin. Se muestra claramente que el coeficiente de transporte calculados con las correlaciones, dio un perfil de contenido de agua simulado que excede en gran medida el experimental. Esta diferencia puede ser atribuido a: Asumir un solo cilindro infinito sumergido en una masa infinita de fluido de secado. Orientacin aleatoria de las muestras con respecto al flujo de aire.

4. Ajuste del modelo y validacin. Con el fin de superar este problema, el flujo de masa necesita ser reducido. Se calcula un coeficiente que es la razn entre el K optimizado y el K anterior.

4. Ajuste del modelo y validacin.

5. ConclusionesEste nuevo enfoque de ingeniera para seco produccin de pasta se puede considerar como punto de partida para modelar todos los aspectos del proceso. El concepto de calidad tiene que reunir a muchos aspectos tales como el control nutricional, microbiolgica caractersticas de seguridad y la textura-sabor. Por otra parte, este enfoque permite a los fabricantes a fuertemente impulsar el diseo de nuevos productos y procesos, porque el uso de herramientas Simulacin abre nuevas ideas sin incurrir en los altos costos de investigacin habituales vinculadas con pruebas pilotos.