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Se trata sobre la operación unitaria de secado, además se abarca sobre el funcionamiento de un instrumento de secado, así como sus componentes, además se detallan otros instrumentos secadores y aplicaciones industriales de estos.
Tipo: Monografías, Ensayos
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Integrantes: Alarcon Castello, Renato 20192020J Amao Arellanos, Mirella 20192027D Cardenas Saccaco, Aaron Fernando 20192019A Enciso Valle, Harold Rafael 20190008B Paucari Fernandez, Ingrid Paz 20192057K Pinedo Andagua, Yanira Leonela 20190018H Rios Roque, Jose Antonio 20160268F Velarde Quintana, Daniela 20194001B Docente: Osorio Marujo, Bilma Elizabeth Lima, 11 de agosto del 2020
El secado es una operación básica, importante para la Ingeniería Química, así como para las industrias, pues nos permite no solo secar alimentos sino también realizar diversas operaciones de tratamiento y conservación. Si bien busca eliminar total o parcialmente, por evaporación, el agua de un sólido o líquido, se diferencia de la evaporación en que el producto final es siempre sólido. En tal sentido, la evaporación posee múltiples objetivos, tales como la conservación para prolongar vida de anaquel, la reducción de peso y volumen para facilitar empaque y transporte o la presentación de alternativas de consumo. Para cumplir dichos objetivos, es necesaria la utilización de un equipo que permita la realización de este proceso, tal es el caso de un secador. Este puede ser de varias clases. Sin embargo, en el presente informe utilizaremos un secador de bandeja, de tal forma que se nos permitirá explicar tanto las componentes de un secador como su funcionamiento y las variables que lo afectan. Dicho esto, los secadores van a encontrar aplicaciones en distintas industrias. Ese es el caso de la industria alimentaria, farmacéutica, papelera, agrícola, textil, entre otras.
Por ejemplo Eliminación del disolvente de extracción de aceite de granos oleaginosos. Sin embargo, el término secado se emplea solamente cuando la sustancia volátil es agua. En este último ejemplo lo que se desea es recuperar el disolvente antes de disponer de los desechos de la extracción. Importancia del secado: La importancia del secado deriva del hecho por el cual pequeñas cantidades de humedad inhiben la cristalización de muchas sustancias. Además, muchos líquidos cuando destilan en presencia de agua (se arrastran) a temperaturas bastantes distantes de sus puntos de ebullición. Por estas razones, el paso final, antes de la recristalización de un sólido o destilación de un líquido es la eliminación del agua que lleva consigo mediante algún proceso de secado. La importancia el secado en alimentos representa una disminución en costos a la hora de transportarlos, además que su manejo es más fácil ya que no es necesario invertir en procesos de refrigeración o añadir conservadoras para mantenerlos en buen estado antes de consumirlos Secado
1. Objetivos del secado Básicamente son: Conservación para prolongar vida de anaquel Reducción de peso y volumen para facilitar empaque y transporte Presentación de alternativas de consumo Pueden producirse cambios no deseables que afectan tanto la calidad como la aceptación del producto. 2. Desventajas Se producen cambios y alteraciones no necesariamente deseables en: La textura El sabor El color La calidad nutritiva y la forma Además, es una operación que consume mucha energía y eso aumenta el costo del producto terminado.
3. Factores que afectan al proceso de secado En el secado de partículas son muy importantes el tamaño y geometría de la partícula. Según estudios realizados esta relación se presenta de la siguiente forma: “la velocidad de secado de una partícula húmeda delgada y grueso de la misma es expresada de la siguiente manera: la velocidad de secado de un pedazo de la partícula es inversamente proporcional al cuadrado del grueso de la pieza” En lo que corresponde a la cámara de secado, encontramos factores tales como la temperatura, humedad, velocidad del aire y la presión. Uno de los factores más importantes y que determina críticamente la velocidad de secado es la diferencia de temperatura que se tiene de bulbo seco de aire y la de bulbo húmedo de la superficie de la partícula que está siendo secada, mejor conocida como depresión de bulbo húmedo. La relación es la siguiente, entre más grande es esta diferencia, mayor es la humedad de vapor que el aire puede tomar y la rapidez a la cual puede ser removida de la superficie del material. La temperatura del gas en el lecho representa un factor de suma importancia como es de imaginarse, esta determina el total de humedad que puede contener. Cuando el proceso comienza, la temperatura del gas es alta, dado que es en este punto en que mayor humedad debe removerse, conforme el proceso se lleva a cabo. La temperatura se ve reducida como medida para evitar dañar estructuralmente la partícula 4. Tipos de secado Secado de sólidos : Las condiciones para secar productos sólidos dependen de la cantidad de sólido, de la naturaleza del disolvente que se quiere eliminar y de la sensibilidad del producto y de la presión en la cual se desea trabajar. Secado de líquidos: Normalmente los líquidos a secar son disolventes o disoluciones orgánicas que contienen agua como contaminante. Secado de disoluciones: Para eliminar el agua de las disoluciones se trata la solución con un agente deshidratante. A la hora de escogerlo se ha de tener en cuenta que no reaccione con el material que se quiere secar, su capacidad de absorción de agua, la rapidez con la que seca la disolución y el precio. Secado de líquidos puros o disolventes: Un procedimiento eficaz para obtener un disolvente anhidro es añadir un deshidratante al disolvente, llevarlo a reflujo y destilarlo después. Este proceso depende de la naturaleza del disolvente y se encuentra descrito para cada uno de ellos en diferentes manuales. Secado de gases: Los gases pueden secarse haciéndolos pasar a través de columnas que contienen un agente desecante (gel de sílice, CaO, KOH, tamices moleculares, etc.). También se pueden secar haciéndolos burbujear a través de ácido sulfúrico concentrado.
IV- Componentes del secador de bandeja (semi-continuo) Generador de Aire: Los secadores de aire deben de contar con un sistema que permita la entrada de aire a diferentes velocidades de flujo, por eso se utilizan ventiladores o motores que se utilizan en los sistemas de refrigeración y también extractores de aire los cuales son polarizados de manera inversa para trabajar como generadores de aire Calefactor: En calefactores directos el aire es calentado cuando se combina con gases de combustión de escape. En calefactores indirectos en aire o producto es calentado a través de placas de resistencias eléctricas. El costo de los calentadores directos es mas bajo que los indirectos, pero algunos productos se llegan a dañar o contaminar debido a los gases. Alimentador: Los alimentadores o "feeders" más comunes utilizados en los secadores para sólidos húmedos son los transportadores de tornillo, mesas rotantes y bandejas vibratorias. En algunos.casos se tienen que utilizar alimentadores especiales en secadores de cama ancha para asegurar la expansión uniforme del alimento ". Otros componentes que son utilizados en los secadores para verificar el estado dentro del mismo son: termómetros de mercurio, medidores de presión y humedad , y básculas que sensan la pérdida de agua del alimento. Por lo general los secadores que se utilizan en los laboratorios de investigación cuentan con todos estos elementos con el propósito de hacer pruebas y de monitorear el comportamiento del secador y del alimento que se está deshidratando
La secadora ha sido dividida en siete áreas principales. Estas son:
b. Variables Especificas
Secador de lecho fluido El secadero de lecho fluido, utiliza dispositivos sensores y ejecutores comandados por programas específicos de secado que permiten optimizar los parámetros críticos del proceso. La temperatura del aire de ingreso, que no debe superar la temperatura crítica del producto (estabilidad farmacéutica) es modulada por la señal de temperatura, la cual es medida por el sensor de aire en contacto con el producto fluidificado. La humedad del aire de ingreso es mantenida dentro de un estrecho rango de punto de rocío para lograr reproducibilidad lote a lote. El caudal de aire se puede configurar en base a la determinación experimental de la Velocidad Mínima de Fluidización, VMF (ver protocolo experimental) Así en condiciones optimizadas de temperatura, humedad y caudal de aire de ingreso, el secado será un proceso breve, reproducible, que dará una alta calidad de producto.
Secador de paletas continuas Los componentes de transferencia de calor del secador son las paletas por sí mismas, la barra agitadora y la superficie de la pared del equipo de secado. La estructura del secador es compacta y maximiza el espacio disponible en la zona de secado. El secador agitador inicia la operación después de la introducción del material en la cámara de secado, calentando y agitándolo. El mecanismo de agitación está diseñado para calentar uniformemente todo el contenido y romper los grumos y pedazos grandes que se puedan formar. El tiempo de secado depende del contenido de humedad y de las propiedades específicas del material, por lo que el proceso puede durar desde unos pocos minutos a varias horas. La velocidad de alimentación, la velocidad del eje de agitación y la temperatura se pueden ajustar para lograr el proceso de secado deseado. Una vez finalizada la operación, el secador de paletas huecas emplea un dispositivo de descarga accionado por pistón para vaciar la cámara de secado de forma rápida y eficiente.
Secador de placa continua La placa de prensado continuo alimenta el material a la capa superior de secado, donde la mezcla es agitada por los rastrillos del brazo giratorio y se aplica calor. El material fluye a través de la superficie de la placa de secado a lo largo de la estructura helicoidal. El material es llevado al borde exterior de la placa y a continuación se despliega sobre la placa de secado. Posteriormente, se mueve hacia el interior y cae por el agujero central en la siguiente capa. Las placas alternan entre grandes y pequeñas a medida que el material cae, lo que permite la mezcla adecuada del material mientras se seca. El producto secado es finalmente descargado desde la placa inferior en el puerto de descarga. Este secador utiliza vapor saturado, agua caliente o aceite de conducción para transferir calor a la cámara de secado. Toda la humedad evaporada desde el material se descarga por vacío y se envía a través de un orificio de escape en la cubierta superior. La calidad de secado se puede incrementar mediante la adición de dispositivos complementarios, como el calefactor aleteado, el condensador (para la recuperación de solventes), la bolsa de filtración de polvo, el ventilador de succión, etc.
c)En la industria papelera: El costo energético es un factor fundamental en los procesos industriales de secado de papel, determinar la energía idónea es un valor que deben tomar en considere ración los técnicos para abaratar los costos y hacer un producto competitivo para el mercado. Las empresas que producen papel saben cuál es el costo energético que tienen en su actual sistema y podrán determinar las ventajas de utilizar calderas eléctricas ete en el proceso de secado. Por otro lado, el barrido de la humedad en la máquina que produce el secado del papel deberá conectarse a un recuperador de calor para aportar aire exterior caliente que reduzca el consumo de energía.
d) En la industria agrícola: El secado de productos agrícolas siempre ha sido una parte integral de esta misma industria. De esta forma, en 1967, Stela construyó la primera secadora de empuje con inversión debido a la creciente demanda por parte de los clientes del sector agrícola. Hoy en día, se fabrican secadoras agrícolas en todos los tamaños y para todo tipo de materiales. El objetivo es mejorar las plantas de secado de forma permanente en términos de reducción de emisiones y de eficiencia energética. Siempre se encuentra la solución óptima y la secadora adecuada atendiendo a las necesidades individuales del cliente. e) En la industria textil: A nivel industrial, el proceso de secado de fibras textiles se realiza comúnmente a partir de la transferencia de calor, concretamente a través del contacto directo con cilindros calentados mediante aire caliente o vapor sobrecalentado, o bien con aire seco en dirección opuesta a la migración de la humedad. Los tejidos plana suelen secarse en rame, los tejidos de toalla, tejidos elásticos, así como los tejidos de punto abierto y punto tubular, no se secan con una rame sino con una secadora específica para género de punto.
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