Informe de Laboratorio Secado

Universidad de Pamplona

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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA Una Universidad incluyente y comprometida con el

desarrollo integral

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INFORME DE LABORATORIO

PRCTICA 2

DETERMINACIN DE CURVA DE SECADO DE LA PAPA

David lvarez Castro, Maydeyi Castaeda Barrera.

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

2015

RESUMEN

Durante la prctica se determin la masa de solido seco (mufla) y la prdida de peso (termobalanza) de la papa blanca para los clculos de humedad y velocidad de secado mediante calentamiento a una temperatura de 105C suficiente para que el agua presente se pierda por evaporacin. Se pudo observar que la papa blanca presento un porcentaje de prdida de peso en el proceso de transferencia de masa de 76.6565% corroborando los datos de literatura encontrados de un 79.8 % con un porcentaje de erros de 3.939% debido a las diferencia de masas de +-0.0043 gramos para la determinacin de masada de solido seco y humedad.

PALABRAS CLAVES

Secado, humedad, velocidad de secado, masa de solido seco, prdida de peso.

INTRODUCCIN

Secado se refiere a la eliminacin de

agua de los materiales de proceso y de

otras sustancias. El trmino secado se

usa tambin con referencia a la

eliminacin de otros lquidos orgnicos,

como benceno o disolventes orgnicos,

de los materiales slidos. En general, el

secado significa la remocin de

cantidades de agua relativamente

pequeas de cierto material. La

evaporacin se refiere a la eliminacin de

cantidades de agua bastante grandes;

adems, ah el agua se elimina en forma

de vapor a su punto de ebullicin. En el

secado, el agua casi siempre se elimina

en forma de vapor con. El contenido de

humedad del producto seco final varia,

ya que depende del tipo del producto. La

sal seca contiene 0.5% de agua, el

carbn un 4% y muchos productos

alimenticios, aproximadamente 5%. El

secado suele ser la etapa final de los

procesos antes del empaque y permite

que muchos materiales, como los

jabones en polvo y los colorantes, sean

ms adecuados para su manejo. El

secado o deshidratacin de materiales

biolgicos (en especial los alimentos), se

usa tambin como tcnica de

preservacin. Los microorganismos que

provocan la descomposicin de los

alimentos no pueden crecer y

multiplicarse en ausencia de agua.

Adems, muchas de las enzimas que

causan los cambios qumicos en

alimentos y otros materiales biolgicos

no pueden funcionar sin agua. Los





desarrollo integral

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microorganismos dejan de ser activos

cuando el contenido de agua se reduce

por debajo del 10% en peso. Sin

embargo, generalmente es necesario

reducir este contenido de humedad por

debajo del 5% en peso en los alimentos,

para preservar su sabor y su valor

nutritivo. Los alimentos secos pueden

almacenarse durante periodos bastante

largos.[1]

Mtodos de secado

Los mtodos de secado son los ms

comunes para valorar el contenido de

humedad en los alimentos; se calcula el

porcentaje en agua por la perdida en

peso debida a su eliminacin por

calentamiento bajo condiciones

normalizadas. Aunque estos mtodos

dan buenos resultados que pueden

interpretarse sobre bases de

comparacin, es preciso tener presente

que a) algunas veces es difcil eliminar

por secado toda la humedad presente; b)

a cierta temperatura el alimento es

susceptible de descomponerse, con lo

que se volatilizan otras sustancias

adems de agua, y c) tambin pueden

perderse otras materias voltiles aparte

de agua. (Kirk et al, 1996)

Mtodo por secado de estufa

La determinacin de secado en estufa se

basa en la prdida de peso de la muestra

por evaporacin del agua. Para esto se

requiere que la muestra sea

trmicamente estable y que no contenga

una cantidad significativa de compuestos

voltiles. El principio operacional del

mtodo de determinacin de humedad

utilizando estufa y balanza analtica,

incluye la preparacin de la muestra,

pesado, secado, enfriado y pesado

nuevamente de la muestra. (Nollet,

1996).

Mtodo por secado en estufa de vaco

Se basa en el principio fisicoqumico que

relaciona la presin de vapor con la

presin del sistema a una temperatura

dada. Si se abate la presin del sistema,

se abate la presin de vapor y

necesariamente se reduce su punto de

ebullicin. Si se sustrae aire de una

estufa por medio de vaco se incrementa

la velocidad del secado.

Mtodo de secado en termobalanza

Este mtodo se basa en evaporar de

manera continua la humedad de la

muestra y el registro continuo de la

prdida de peso, hasta que la muestra se

site a peso constante. El error de

pesada en este mtodo se minimiza

cuando la muestra no se expone

constantemente al ambiente (Nollet,

1996).[2]

PARTE EXPERIMENTAL Materiales y Equipos Se utiliz una termobalanza precisa XM 60 (105C), balanza analtica KERN 770 Y Mufla Materia Prima Papa blanca sin cascara PROCEDIMIENTO Determinacin De Masa Del Solido Seco en la mufla

Tarado de las cpsulas de

porcelana: Se introdujo en la

mufla la cpsula de porcelana

limpia durante una hora. A

continuacin se extrajo y se

enfro en un desecador durante





desarrollo integral

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20 minutos. Finalmente se pes

en la balanza analtica.

Se adiciono la muestra a la

capsula y se llev a la mufla

pasadas 5 horas se extrajo y se

enfri en el desecador por 20

minutos y posteriormente se pes

en la balanza analtica.

Pasados 2 horas ms se extrajo y

se enfri en el desecador por 20

minutos y posteriormente se pes

en la balanza analtica y se

observ que no variaba el peso.

Determinacin del contenido de

humedad en la termobalanza

la muestra se llev a la

termobalanza y se determin la

prdida de peso en intervalos de

30 segundos hasta peso

constante de la muestra.

ANLISIS DE RESULTADOS

Tabla # 1 Determinacin De Masa Del Solido Seco en la mufla

PESO CRISOL VACIO(Kg)

PESO CRISOL + MUESTRA (5 hrs)

PESO CRISOL + MUESTRA (7 hrs)

Mss(Kg)

0.016001 0.017005 0.017005 0.001004

Para el clculo de humedad (x) y velocidad de secado(R) se utilizaron las siguientes ecuaciones

Humedad(X):

Donde W= peso del solido hmedo en Kg Ws= peso del solido seco en Kg

Velocidad de secado (R):

A: 0.001m2 (superficie hmeda sobre la cual sopla l y gas y a travs de la cual tiene lugar el secado)

Tabla # 2

m. solido (Kg)

tiempo (hr)

X(Kg agua/Kg solido seco)

dX dt R

0,004301 0 3,283864542 -0,417330677 0,04166667 10,056

0,003882 0,04166667 2,866533865 -0,051792829 0,00833333 6,24

0,00383 0,05 2,814741036 -0,049800797 0,00833333 6

0,00378 0,05833333 2,764940239 -0,046812749 0,00833333 5,64

0,003733 0,06666667 2,71812749 -0,050796813 0,00833333 6,12

0,003682 0,075 2,667330677 -0,046812749 0,00833333 5,64

0,003635 0,08333333 2,620517928 -0,049800797 0,00833333 6

0,003585 0,09166667 2,570717131 -0,049800797 0,00833333 6

0,003535 0,1 2,520916335 -0,042828685 0,00833333 5,16

0,003492 0,10833333 2,478087649 -0,043824701 0,00833333 5,28

0,003448 0,11666667 2,434262948 -0,045816733 0,00833333 5,52

0,003402 0,125 2,388446215 -0,045816733 0,00833333 5,52

0,003356 0,13333333 2,342629482 -0,044820717 0,00833333 5,4





desarrollo integral

4 de 12

0,003311 0,14166667 2,297808765 -0,043824701 0,00833333 5,28

0,003267 0,15 2,253984064 -0,046812749 0,00833333 5,64

0,00322 0,15833333 2,207171315 -0,042828685 0,00833333 5,16

0,003177 0,16666667 2,164342629 -0,128486056 0,025 5,16

0,003048 0,19166667 2,035856574 -0,125498008 0,025 5,04

0,002922 0,21666667 1,910358566 -0,041832669 0,00833333 5,04

0,00288 0,225 1,868525896 -0,038844622 0,00833333 4,68

0,002841 0,23333333 1,829681275 -0,040836653 0,00833333 4,92

0,0028 0,24166667 1,788844622 -0,038844622 0,00833333 4,68

0,002761 0,25 1,75 -0,038844622 0,00833333 4,68

0,002722 0,25833333 1,711155378 -0,038844622 0,00833333 4,68

0,002683 0,26666667 1,672310757 -0,040836653 0,00833333 4,92

0,002642 0,275 1,631474104 -0,035856574 0,00833333 4,32

0,002606 0,28333333 1,59561753 -0,03685259 0,00833333 4,44

0,002569 0,29166667 1,55876494 -0,035657371 0,00833333 4,296

0,0025332 0,3 1,52310757 -0,038047809 0,00833333 4,584

0,002495 0,30833333 1,485059761 -0,034860558 0,00833333 4,2

0,00246 0,31666667 1,450199203 -0,070717131 0,01666667 4,26

0,002389 0,33333333 1,379482072 -0,103585657 0,025 4,16

0,002285 0,35833333 1,275896414 -0,099601594 0,025 4

0,002185 0,38333333 1,176294821 -0,034860558 0,00833333 4,2

0,00215 0,39166667 1,141434263 -0,032868526 0,00833333 3,96

0,002117 0,4 1,108565737 -0,030876494 0,00833333 3,72

0,002086 0,40833333 1,077689243 -0,027888446 0,00833333 3,36

0,002058 0,41666667 1,049800797 -0,030876494 0,00833333 3,72

0,002027 0,425 1,018924303 -0,030876494 0,00833333 3,72

0,001996 0,43333333 0,988047809 -0,030876494 0,00833333 3,72

0,001965 0,44166667 0,957171315 -0,02689243 0,00833333 3,24

0,001938 0,45 0,930278884 -0,028884462 0,00833333 3,48

0,001909 0,45833333 0,901394422 -0,029880478 0,00833333 3,6

0,001879 0,46666667 0,871513944 -0,027888446 0,00833333 3,36

0,001851 0,475 0,843625498 -0,027888446 0,00833333 3,36

0,001823 0,48333333 0,815737052 -0,028884462 0,00833333 3,48

0,001794 0,49166667 0,78685259 -0,023904382 0,00833333 2,88

0,00177 0,5 0,762948207 -0,02689243 0,00833333 3,24

0,001743 0,50833333 0,736055777 -0,02689243 0,00833333 3,24

0,001716 0,51666667 0,709163347 -0,024900398 0,00833333 3

0,001691 0,525 0,684262948 -0,025896414 0,00833333 3,12

0,001665 0,53333333 0,658366534 -0,024900398 0,00833333 3

0,00164 0,54166667 0,633466135 -0,024900398 0,00833333 3

0,001615 0,55 0,608565737 -0,022908367 0,00833333 2,76





desarrollo integral

5 de 12

0,001592 0,55833333 0,585657371 -0,023904382 0,00833333 2,88

0,001568 0,56666667 0,561752988 -0,022908367 0,00833333 2,76

0,001545 0,575 0,538844622 -0,022908367 0,00833333 2,76

0,001522 0,58333333 0,515936255 -0,021912351 0,00833333 2,64

0,0015 0,59166667 0,494023904 -0,021912351 0,00833333 2,64

0,001478 0,6 0,472111554 -0,020916335 0,00833333 2,52

0,001457 0,60833333 0,451195219 -0,020916335 0,00833333 2,52

0,001436 0,61666667 0,430278884 -0,020916335 0,00833333 2,52

0,001415 0,625 0,40936255 -0,018924303 0,00833333 2,28

0,001396 0,63333333 0,390438247 -0,017928287 0,00833333 2,16

0,001378 0,64166667 0,37250996 -0,018924303 0,00833333 2,28

0,001359 0,65 0,353585657 -0,016932271 0,00833333 2,04

0,001342 0,65833333 0,336653386 -0,016932271 0,00833333 2,04

0,001325 0,66666667 0,319721116 -0,017928287 0,00833333 2,16

0,001307 0,675 0,301792829 -0,012948207 0,00833333 1,56

0,001294 0,68333333 0,288844622 -0,014940239 0,00833333 1,8

0,001279 0,69166667 0,273904382 -0,013944223 0,00833333 1,68

0,001265 0,7 0,259960159 -0,012948207 0,00833333 1,56

0,001252 0,70833333 0,247011952 -0,011952191 0,00833333 1,44

0,00124 0,71666667 0,235059761 -0,010956175 0,00833333 1,32

0,001229 0,725 0,224103586 -0,011952191 0,00833333 1,44

0,001217 0,73333333 0,212151394 -0,009960159 0,00833333 1,2

0,001207 0,74166667 0,202191235 -0,008964143 0,00833333 1,08

0,001198 0,75 0,193227092 -0,008964143 0,00833333 1,08

0,001189 0,75833333 0,184262948 -0,007968127 0,00833333 0,96

0,001181 0,76666667 0,176294821 -0,007968127 0,00833333 0,96

0,001173 0,775 0,168326693 -0,007968127 0,00833333 0,96

0,001165 0,78333333 0,160358566 -0,007968127 0,00833333 0,96

0,001157 0,79166667 0,152390438 -0,006972112 0,00833333 0,84

0,00115 0,8 0,145418327 -0,005976096 0,00833333 0,72

0,001144 0,80833333 0,139442231 -0,005976096 0,00833333 0,72

0,001138 0,81666667 0,133466135 -0,005976096 0,00833333 0,72

0,001132 0,825 0,12749004 -0,005976096 0,00833333 0,72

0,001126 0,83333333 0,121513944 -0,00498008 0,00833333 0,6

0,001121 0,84166667 0,116533865 -0,00498008 0,00833333 0,6

0,001116 0,85 0,111553785 -0,00498008 0,00833333 0,6

0,001111 0,85833333 0,106573705 -0,003984064 0,00833333 0,48

0,001107 0,86666667 0,102589641 -0,003984064 0,00833333 0,48

0,001103 0,875 0,098605578 -0,003984064 0,00833333 0,48

0,001099 0,88333333 0,094621514 -0,003984064 0,00833333 0,48

0,001095 0,89166667 0,09063745 -0,003984064 0,00833333 0,48





desarrollo integral

6 de 12

0,001091 0,9 0,086653386 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,001088 0,90833333 0,083665339 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,001085 0,91666667 0,080677291 -0,003984064 0,00833333 0,48

0,001081 0,925 0,076693227 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,001078 0,93333333 0,073705179 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,001075 0,94166667 0,070717131 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001073 0,95 0,0687251 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,00107 0,95833333 0,065737052 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,001067 0,96666667 0,062749004 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001065 0,975 0,060756972 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001063 0,98333333 0,05876494 -0,002988048 0,00833333 0,36

0,00106 0,99166667 0,055776892 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001058 1 0,053784861 -0,003984064 0,00833333 0,48

0,001054 1,00833333 0,049800797 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001052 1,01666667 0,047808765 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,00105 1,025 0,045816733 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001049 1,03333333 0,044820717 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001047 1,04166667 0,042828685 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001046 1,05 0,041832669 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001044 1,05833333 0,039840637 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001042 1,06666667 0,037848606 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001041 1,075 0,03685259 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,00104 1,08333333 0,035856574 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001038 1,09166667 0,033864542 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001037 1,1 0,032868526 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001036 1,10833333 0,03187251 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001035 1,11666667 0,030876494 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001033 1,125 0,028884462 -0,001992032 0,00833333 0,24

0,001031 1,13333333 0,02689243 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,00103 1,14166667 0,025896414 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001029 1,15 0,024900398 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001028 1,15833333 0,023904382 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001027 1,16666667 0,022908367 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001026 1,175 0,021912351 0 0,00833333 0

0,001026 1,18333333 0,021912351 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001025 1,19166667 0,020916335 0 0,00833333 0

0,001025 1,2 0,020916335 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001024 1,20833333 0,019920319 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001023 1,21666667 0,018924303 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001022 1,225 0,017928287 0 0,00833333 0

0,001022 1,23333333 0,017928287 -0,000996016 0,00833333 0,12





desarrollo integral

7 de 12

0,001021 1,24166667 0,016932271 0 0,00833333 0

0,001021 1,25 0,016932271 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,00102 1,25833333 0,015936255 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001019 1,26666667 0,014940239 0 0,00833333 0

0,001019 1,275 0,014940239 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001018 1,28333333 0,013944223 0 0,00833333 0

0,001018 1,29166667 0,013944223 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001017 1,3 0,012948207 0 0,00833333 0

0,001017 1,30833333 0,012948207 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001016 1,31666667 0,011952191 0 0,00833333 0

0,001016 1,325 0,011952191 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001015 1,33333333 0,010956175 0 0,00833333 0

0,001015 1,34166667 0,010956175 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001014 1,35 0,009960159 0 0,00833333 0

0,001014 1,35833333 0,009960159 0 0,00833333 0

0,001014 1,36666667 0,009960159 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001013 1,375 0,008964143 0 0,00833333 0

0,001013 1,38333333 0,008964143 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001012 1,39166667 0,007968127 0 0,00833333 0

0,001012 1,4 0,007968127 0 0,00833333 0

0,001012 1,40833333 0,007968127 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001011 1,41666667 0,006972112 0 0,00833333 0

0,001011 1,425 0,006972112 0 0,00833333 0

0,001011 1,43333333 0,006972112 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,00101 1,44166667 0,005976096 0 0,00833333 0

0,00101 1,45 0,005976096 0 0,00833333 0

0,00101 1,45833333 0,005976096 0 0,00833333 0

0,00101 1,46666667 0,005976096 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001009 1,475 0,00498008 0 0,00833333 0

0,001009 1,48333333 0,00498008 0 0,00833333 0

0,001009 1,49166667 0,00498008 0 0,00833333 0

0,001009 1,5 0,00498008 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001008 1,50833333 0,003984064 0 0,00833333 0

0,001008 1,51666667 0,003984064 0 0,00833333 0

0,001008 1,525 0,003984064 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001007 1,53333333 0,002988048 0 0,00833333 0

0,001007 1,54166667 0,002988048 0 0,00833333 0

0,001007 1,55 0,002988048 0 0,00833333 0

0,001007 1,55833333 0,002988048 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001006 1,56666667 0,001992032 0 0,00833333 0

0,001006 1,575 0,001992032 0 0,00833333 0





desarrollo integral

8 de 12

0,001006 1,58333333 0,001992032 0 0,00833333 0

0,001006 1,59166667 0,001992032 -0,000996016 0,00833333 0,12

0,001005 1,6 0,000996016 0 0,00833333 0

0,001005 1,60833333 0,000996016 0 0,00833333 0

0,001005 1,61666667 0,000996016 0 0,00833333 0

0,001005 1,625 0,000996016 0 0,00833333 0

0,001005 1,63333333 0,000996016

LAB DE SECADO.xlsx





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La evolucin de transferencia de masa con el tiempo se determin con la siguiente ecuacin de prdida de peso

De la literatura sabemos el porcentaje de prdida de peso es 79.8 %

Durante el proceso de secado de la papa, debida al carcter biolgico e higroscpico de esta, se presentan diferentes mecanismos de transferencia de masa y calor en las diferentes etapas de secado. En la primera etapa, las condiciones del aire controlan la rapidez de evacuacin de la humedad, y en la segunda, la estructura del material. La interaccin del material con el medio secante es acoplada por una capa, llamada capa lmite la cual cambia dependiendo de las variables del proceso, y los mecanismos de transporte en el material son complejos, lo que da

origen a los diferentes periodos de secado.[3] Empezando en el tiempo cero, el contenido inicial de humedad de 3,283864542 Kg agua/Kg solido seco corresponde al punto A. durante el periodo AB, que corresponde al periodo de ajuste inicial donde el contenido de humedad es de 2.866553865 Kg agua/Kg solido seco, observando una disminucin de humedad de 0.417310677 Kg agua/Kg solido seco debido a que la papa est a una temperatura inferior a la temperatura final, aumenta su velocidad de secado porque la temperatura superficial aumenta hasta su valor final . Al llegar al punto B la temperatura alcanza su valor de equilibrio. En el periodo BC no se present un periodo de rapidez constante porque es un medio poroso y la velocidad de aire evita la aparicin de este, debido a la reduccin de la capa limite, adems de que la rapidez de la evaporacin del agua no es igual al flujo capilar del interior hacia la superficie. En el punto C corresponde al contenido critico de humedad (1.5 Kg agua/Kg





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solido seco), la velocidad de secado disminuye hasta llegar al punto D (0.5 5 Kg agua/Kg solido seco), en este periodo de velocidad decreciente la pelcula superficial de humedad se reduce por evaporacin y el sacado posterior produce puntos secos que aparecen sobre la superficie; cada vez son porciones ms grandes de la superficie expuesta al continuar el secado. En el punto D la velocidad de secado es an mayor hasta llegar al punto E donde el contenido de humedad (0,000996016 Kg agua/Kg solido seco), de la papa ha cado hasta el valor en el equilibrio para la humedad de aire predominante y el secado se detiene. CONCLUSIONES

el porcentaje de prdida de peso en el proceso de transferencia de masa es de 76.6565% corroborando los datos de literatura encontrados de un 79.8 %.

Se presenta un porcentaje de error de un 3.939% debido a que la masa de solido seco se determin en la en la mufla y la masa para la determinacin de la humedad en la termobalanza no fue la misma con una diferencia de +-0.0043 gramos de papa adems de los errores sistemticos y aleatorios.

La porosidad de la papa hace que no tenga un comportamiento constante en la rapidez de secado.

La diferencia de masas antes y despus del secado permite la estimacin del contenido de agua en la muestra. Sin embargo no nos permite diferenciar entre el agua y otros componentes presentes en la muestra que tambin se volatilicen en las condiciones de secado.

BIBLIOGRAFA [1] (C.J.Geankoplis, 1998) [2] FENNEMA O.; Qumica de alimentos; Acribia, segunda edicin; Espaa 1993. [3] (A.Allier-Gonzlez, 3 al 6 de Mayo de 2011) [4] (Treybal, 1988)





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ANEXOS

Evidencias de la prctica

Masa inicial de la muestra para determinar la masa de solido seco

Masa de la muestra para determinar la humedad

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Informe de Laboratorio Secado

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