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FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL E.P. INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS SECADO Y VIDA ÚTIL DE ALIMENTOS Fundamentos del secado ● Al secar o deshidratar un producto se producen dos fenómenos: a) Transferencia de calor del aire a la superficie del producto, y de ésta al interior del mismo; b) Transferencia de la humedad interna del producto a la superficie de éste, y de ahí al aire. ● La humedad puede transportarse a la superficie del producto y luego evaporarse o evaporarse internamente en una interfaz de vapor líquido y luego transportarse como vapor a la superficie. ● Las relaciones aire-agua se denominan normalmente propiedades del aire húmedo o propiedades psicrométricas. El término humidificación se ha utilizado para describir la inclusión de moléculas líquidas puras en una fase gaseosa. ● En aplicaciones de deshidratación, el gas es normalmente aire y el líquido es agua. En el rango de temperaturas y presiones utilizadas en la deshidratación, estas mezclas se comportan como gases ideales (Barbosa-Cánovas y Vega-Marcado, 1996; Karel y Lund, 2003a; Vega-Mercado et al., 2001). Psicrometría y relación con el secado ● Por lo tanto, las ecuaciones de gas ideal para aire y agua son las siguientes Psicrometría y relación con el secado ● Donde Pa y Pw son las presiones parciales de aire y agua en la mezcla, respectivamente; na y nw son el número de moles de aire y vapor de agua, respectivamente; V es el volumen total; R es la constante del gas; y T es la temperatura absoluta. ● Si la mezcla consta solo de aire y agua, la presión total (Pt) es la suma de las presiones parciales de agua y aire (ley de Dalton): Humedad absoluta o específica ● Masa de vapor de agua presente en una unidad de masa de aire seco. ● También se puede definir como la cantidad de humedad en el aire en cualquier condición (Y): ● Donde Mw y Ma son los pesos moleculares del agua y el aire, respectivamente. El aire seco (78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de otros gases) tiene una Ma promedio de 29 Da y el agua tiene un Mw de 18 Da. (1 Da = 1 g/mol) Humedad absoluta de saturación ● El equilibrio se alcanza cuando la presión parcial del vapor de agua en el aire es igual a la presión de saturación del agua a una temperatura dada. ● Esta es la cantidad máxima de humedad que el aire puede transportar a esa temperatura, que se puede expresar como ● Donde Pw0 es la presión de saturación del agua Humedad absoluta de saturación ● Ejemplo: Considere 1 kg de aire seco. Por definición, el aire seco no contiene vapor de agua y, por ende, su humedad específica es cero. Ahora añada algo de vapor de agua a este aire seco. La humedad específica aumentará. A medida que se añada más vapor o humedad, la humedad específica crecerá hasta que el aire ya no pueda contener más humedad ● En este punto se dice que el aire estará saturado por humedad, y se le denomina aire saturado . Cualquier humedad agregada al aire saturado se condensa - Donde Pv = Pw Humedad relativa ● La humedad relativa (HR) se define como la relación de Pw a Pw0 a la misma temperatura. Es una medida relativa de la cantidad de humedad que el aire húmedo puede contener a una temperatura determinada: - ● Cantidad de humedad que el aire contiene respecto a la cantidad máxima de humedad que el aire puede contener a la misma temperatura. - ● La tabla psicrométrica es muy útil para determinaciones de balance de masa y calor que involucran mezclas de aire y agua porque varias propiedades pueden ser representadas gráficamente en la carta. ● Las temperaturas de bulbo seco y húmedo, la temperatura del punto de rocío, la humedad absoluta y relativa, y la entalpía y el volumen específico son variables que se encuentran comúnmente en esta tabla. - Diagrama psicrométrico o humedad https://docs.google.com/file/d/1g5Cca8x3nu3g79YzKVtz0NP285hL0OUM/preview Diagrama psicrométrico o humedad ● Two variables are necessary to establish a point on the psychrometric chart representing an air condition. In Figure 1.1, for instance, absolute humidity Y1 and dry bulb temperature T1 are required to determine the air conditions at point 1. - Diagrama psicrométrico o humedad ● An example of the use of the psychrometric chart in an adiabatic dehydration process, a situation commonly encountered during drying, is provided in Figure 1.2. Point a in the figure represents the ambient air condition, whereas point b is the air after being heated (before entering the dryer). Point c represents the air exit condition (after passing through the dryer), which is reached from point b by following the lines at constant enthalpy because the dryer is adiabatic. The air temperature at point c is lower than at point b and its absolute humidity is higher, because the air has lost heat and picked up moisture from the product while passing through the dryer. -
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