ANÁLISIS DEL PROCESO DE SECADO DE YUCA

Didier Rodríguez Departamento de Ingeniería Química,

Operaciones de Transferencia de Masa I; Universidad de Pamplona, Colombia

RESUMEN Se determinó experimentalmente por el método de secado indirecto y posterior análisis de datos, el contenido de humedad y la velocidad de secado de Yuca Dulce (Manihot utilissima) cultivada en el área rural de saravena Colombia. El interior de la Yuca se extrajo sin utilizar agua, tomando una pequeña masa para secar en la termobalanza a una temperatura constante de 105 °C y tomando intervalos de análisis de medio minuto. La masa seca se obtuvo sometiendo a secado en mufla a 150 °C la muestra anteriormente deshidratada. Palabras: secado, velocidad de secado, curvas de secado, masa seca, contenido de humedad, yuca dulce.

ABSTRACT By the method of indirect drying and subsequent data analysis, the moisture content and the drying rate Sweet Cassava (Manihot utilissima) grown in rural areas of Colombia Saravena it was experimentally determined. Cassava inside extracted without using water, taking a small mass to dry in the thermobalance at a constant temperature of 105 ° C and taking intervals of half a minute analysis. The dry mass was obtained by subjecting drying furnace at 150 ° C the above dehydrated sample. Words: drying, drying speed, drying curves, dry weight, moisture content, sweet cassava.

1. INTRODUCCIÓN El proceso de secado de sólidos consiste en separar cantidades de agua u otro líquido de un material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es habitualmente una de las etapas principales de una serie de operaciones y con frecuencia, el producto que se extrae de un secador, inicia un proceso o bien lo termina para pasar al empaquetado. El secado depende de que la presión de vapor ejercida por la humedad presente en el sólido sea mayor que la presión de vapor ejercida por la corriente gaseosa, de manera que el efecto de secado se presenta al igualarse la presión del líquido en el sólido, con la presión parcial de este vapor en la mezcla gaseosa del proceso. Contenido de humedad, en base húmeda: El contenido de humedad de un sólido o solución generalmente se describe en función del porcentaje en peso de humedad; a menos que se indique otra cosa, se sobreentiende que está expresado en base húmeda, es decir, como (kg

humedad/kg sólido húmedo) 100 = [kg humedad/ (kg sólido seco + kg humedad)] 100 = 100X / (1 + x). Contenido de humedad, base seca: Se expresa como kg humedad/kg sólido seco = X. Porcentaje de humedad, base seca = 100X. Humedad en el equilibrio x*. Es el contenido de humedad de una sustancia que está en el equilibrio con una presión parcial dada del vapor. Humedad ligada: Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor en el equilibrio menor que la del líquido puro a la misma temperatura. Humedad no ligada: Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor en el equilibrio igual a la del líquido puro a la misma temperatura. Humedad libre: La humedad libre es la humedad contenida por una sustancia en exceso de la humedad en el equilibrio: X - x*. Sólo puede evaporarse la humedad libre; el contenido de humedad libre de un sólido depende de la concentración del vapor en el gas.

Fig 1 línea de tendencia de Hr/Hs EL PROCESO DE SECADO Cambio De Peso En El Secado En los procesados de secado, los datos suelen expresarse como la variación que experimente el peso del producto que se está secando con el tiempo.

Fig. 2 Cambio de peso durante un proceso de secado

El Contenido De Humedad Del Producto: Se define como la relación entre la cantidad de agua en el sólido y la cantidad de sólidos secos, y se expresa como: Xt = (Wt –Fs)/Fs Donde Wt es el peso total de material en un tiempo determinado, siendo Fs el peso del sólido seco, y Xt es la humedad expresada como peso de agua/peso de sólido seco.

El Contenido De Humedad Libre X. El contenido de humedad libre se puede evaluar si se considera el contenido de humedad de equilibrio:

X= Xt – Xeq Donde Xeq es el contenido de humedad cuando se alcanza el equilibrio.

Una típica curva de secado se obtiene al representar este contenido de humedad libre X frente al tiempo de secado t.

La Velocidad De Secado R, es proporcional al cambio del contenido de humedad en función del tiempo (t): R ∞ dX/dt Fig. 3 Contenido de humedad en función del tiempo de secado

Considerando la curva presentada en la Figura 3, los valores individuales de dX/dt en función del tiempo, se pueden obtener a partir de la tangente trazada en la curva de X contra t. Sustituyendo la condición de proporcionalidad en la ecuación anterior por Fs/A, la velocidad de secado se puede expresar como

R= -(Fs/A) (dX/dt) Donde R es la velocidad de secado y A es el área de la superficie done tiene lugar el secado.

Al representar R frente a t se obtiene una curva similar a la que s muestra en la Figura 1.

Fig 4 Curva de velocidad de secado

Los puntos A y A’ representan el inicio de secado para un material frio y caliente, respectivamente. El punto B representa la condición de temperatura de equilibrio de la superficie del producto. El tiempo transcurrido para pasar de A o A’ a B suele ser bajo y a menudo se desprecia en los cálculos de tiempo de secado.

El tramo de la curva B-C es conocido como periodo de velocidad constante de secado y está asociado a la eliminación del agua no ligada del producto, en el que el agua se comporta como si el sólido no estuviera presente. Al inicio la superficie del producto de se encuentra muy húmeda, presentando una actividad de agua cercana a la unidad.

El periodo de velocidad constante continúa mientras que el agua evaporada en la superficie pueda ser compensada por la que se encuentra en el interior.

La temperatura en la superficie se corresponde aproximadamente a la de bulbo húmedo. En general, la velocidad de secado se determina por condiciones externas de temperatura, humedad y velocidad de aire.

El periodo de velocidad decreciente se da cuando la velocidad de secado ya no se mantiene constante y empieza a disminuir, además, la actividad de agua en la superficie se hace menor que la unidad. En este caso, la velocidad de secado está gobernada por el flujo interno del agua y vapor. El punto C de la Figura 4 representa el inicio del periodo de velocidad decreciente. En este punto no hay suficiente agua en la superficie para mantener el valor uno de actividad de agua.

El periodo de velocidad decreciente se puede dividir en dos etapas.

La primera de ellas se da cuando los puntos húmedos en la superficie disminuyen continuamente hasta que la superficie esta seca completamente (punto D) La segunda etapa del periodo de velocidad de secado decreciente se inicia en el punto D, cuando la superficie está completamente seca, y el plano de evaporación se traslada al interior del sólido. El calor requerido para eliminar la humedad es transferido a través del sólido hasta la superficie de evaporación y el vapor de agua producido se mueve a través del sólido en la corriente de aire que va hacia la superficie.

A veces no existen diferencias remarcables entre el primer y segundo periodo de velocidad decreciente. La cantidad de agua eliminada en este periodo puede ser baja, mientras que el tiempo requerido puede ser elevado, ya que la velocidad de secado es baja.

MATERIALES Y EQUIPOS Equipos:

Termobalanza Precisa® Analizador de humedad 124 g, 0.001 mg | XM 60 - HR

Fig 5. Termobalanza en el proceso de secado

Reactivos: Yuca Dulce (Manihot utilissima)