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Calidad del Producto y Consumo de Energía al Secar la Hierbabuena en un secador de tambor giratorio
Operaciones Unitarias II
Alma Lorena Sánchez Rodríguez
Jueves 27 de abril, 2017
Product quality and energy consumption when drying peppermint by rotary drum dryer
Sefa Tarhan, Isa Telci M. Taner Tuncay, Hakan Polatci
Universidad de Gaziosmanpasa, Tokat, Turquía
Industrial Crops and Products
Volumen 32, Número 3, 2010
Páginas 420 - 427
Índice
• Introducción
• Objetivo
• Materiales y Métodos
• Resultados y Discusiones
• Conclusiones
Introducción
Especies de MentaContienen compuestos fenólicos que actúan como antioxidantes,antiinflamatorios, anti-espasmódicos, analgésicos, estimulantes,antibacteriales y agentes antivirales.
Las plantas de menta secas y/o sus aceites esenciales han sidoutilizados en medicina tradicional y convencional para curar náuseas,bronquitis, flatulencia, anorexia, colitis ulcerosa, dolores de cabeza ymigrañas.
Hierbabuena
Híbrido natural de menta de agua y menta, se cultiva globalmente parasu uso como especie en los alimentos y tiene uso en champús yjabones.
El aceite de Hierbabuena contiene cantidades variables de Mentol (28-42%) y Mentona (18-28%).
Se ha demostrado que el mentol tiene actividad antimicrobiana.
Secado de Hierbabuena
• Optimiza la vida de anaquel ya que retrasa la contaminaciónmicrobiana y la biodegradación de la planta.
• Porcentaje de humedad del 75 – 83 %
• El secado en tambor es mas eficiente que el secado en suelo
Objetivo
Determinar la calidad del producto, el consumo de energía y el tiempode secado de la hierbabuena cuando es secada en un secador detambor rotativo con los perfiles de temperatura del aire de secado enonda rectangular y constante.
Materiales y Métodos
Experimentos de Secado
• Experimentos:• Forma de Onda Rectangular
• Temperatura constante
• 15 kg de Hierbabuena• Primer y Segundo Corte
• Cosechada en el campo experimental de la Universidad
• Muestras cada 3h hasta obtener del 9-11%
Secador de tambor giratorio
Dimensiones:• Diámetro: 95 cm
• Longitud: 130 cm
• Lamina perforada de cromo-níquel
• Cuatro deflectores
• Sensores
• 8,12 rev/h - contrareloj
• Alimentación a mano
Panel de
Control
Tambor giratorio
Conducto
de aireVentilador
y
calentador
Unidad de
distribución
Procesamiento de datos y modelización matemáticaConsumo Especifico de Energía: Consumo de energía de calentamiento y de energía eléctrica
• No se elevó la temperatura del aire de secado después de calentarse
SEC1=TEC
MWR[=]
MJ
KgAgua
• Se elevó la temperatura del aire de secado después de calentarse
SEC2=TEC
MWR(Tha−Taa)[=]
MJ
KgAgua °C
TEC = Consumo de energía total [=] kWhMWR= Masa de Agua Removida [=] KgTha = Temperatura Promedio del aire caliente [=] °CTaa = Temperatura Promedio del aire ambiental [=] °C
Procesamiento de datos y modelización matemática• La cinética de secado relaciona la razón de humedad en base seca con el
tiempo
𝑀𝑅 =𝑀 −𝑀𝑒
𝑀𝑜 −𝑀𝑒=
𝑀
𝑀𝑜= exp(−𝑘 ∙ 𝑡𝑛)
M = Humedad a cualquier tiempo Mo = Humedad inicialMe = Humedad de equilibrio según las condiciones de secado k = parámetro de secadon = parámetro de secado
Otros Análisis
• Análisis de Color • Cromámetro (Minolta CR-400)
• Aislamiento del Aceite Esencial• Hidro-destilación en aparato Clevenger
• Secado del aceite (Sulfato de sodio anhidro)
• Separación de componentes• Cromatografía
Resultados y Discusiones
Temperatura Constante (Rep 1)
Valores de la humedad relativa del aire en la primer repetición del secado
a temperatura constante
Valores de la temperatura en la primer repetición del secado
a temperatura constante
Tiempo (h) Tiempo (h)
Te
mp
era
tura
(°C
)
HR
(%
)
HR1
HR2
HR3
HR4
Temperatura Constante (Rep 2)
Valores de la humedad relativa del aire en la segunda repetición del secado
a temperatura constante
Valores de la temperatura en la segunda repetición del secado
a temperatura constante
Tiempo (h) Tiempo (h)
Te
mp
era
tura
(°C
)
HR
(%
)
HR1
HR2
HR3
HR4
Forma de Onda Rectangular (Rep 1)
Valores de la humedad relativa del aire en la primera repetición del secado
a perfil de temperatura en forma de onda rectangular
Valores de la temperatura en la primera repetición del secado
a perfil de temperatura en forma de onda rectangular
Tiempo (h) Tiempo (h)
Te
mp
era
tura
(°C
)
HR
(%
)
HR1
HR2
HR3
HR4
Forma de Onda Rectangular (Rep 2)
Valores de la humedad relativa del aire en la segunda repetición del secado
a perfil de temperatura en forma de onda rectangular
Valores de la temperatura en la segunda repetición del secado
a perfil de temperatura en forma de onda rectangular
Tiempo (h) Tiempo (h)
Te
mp
era
tura
(°C
)
HR
(%
)
HR1
HR2
HR3
HR4
Contenido de Humedad (%bh)
Hojas Tallos Hojas Tallos
Constante
R1 76,41 78,84 14,39 58,16
R2 81,17 84,66 12,14 30,85
Onda Rectangular
R1 79,84 86,75 10,51 48,32
R2 81,12 84,85 10,86 33,08
Perfil de Temperatura
del Aire de Secado
Fresca Seca
Curvas de Secado
Curva de secado de las hojas de hierbabuena a diferentes perfiles de
temperatura del aire
Tiempo (h)
Razó
n d
e H
um
ed
ad
Razó
n d
e H
um
ed
ad
Tiempo (h)
TC-1
TC-2
TO-1
TO-2
TC-1
TC-2
TO-1
TO-2
Curva de secado de los tallos de hierbabuena a diferentes perfiles de
temperatura del aire
Valores de los Parámetros y Coeficientes de Validación
Perfil de Temperatura
del Aire de Secado
Valores Parámetros Coeficientes de Validación
k n R2 RMSE MBE
Constante
R1 0,066 1,265 0,991 0,0284 0,005
R2 0,236 1,08 0,998 0,014 -0,006
Promedio 0,151 1,173
Onda Rectangular
R1 1,156 1,521 0,997 0,0209 -0,014
R2 0,095 1,405 0,995 0,0274 0,003
Promedio 0,626 1,463
Consumo Específico de Energía
Perfil de Temperatura del
Aire de Secado
SEC1 (MJ kg-1Agua) SEC2 (MJ Kg-1Agua °C-1)
Rep. 1 Rep. 2 Rep. 1 Rep. 2
Constante 8,784 11,772 0,864 0,72
Onda Rectangular 7,884 15,084 0,468 0,72
Valores de ColorPerfil de Temperatura Estado de las Hojas Valores de Color
L* a* b*
R1 R2 R1 R2 R1 R2
Constante Fresca 39,67 36,68 -11,28 -6,64 19,58 19,97
Seca 24,7 24,56 -0,59 0,11 11,1 12,76
Onda Rectangular Fresca 34,86 37,07 -6,48 -6,95 17,5 19,93
Seca 23,64 25,58 0,35 0,82 14,17 13,49
L* : Brillo
a* : Escala de Rojos
b* : Escala de Amarillos
Aceite Esencial y Principales Componentes
Estado de la
Muestra Aceite Esencial (mL 100g materia seca-1) Mentol (%) Mentona(%)
R1 R2 R1 R2 R1 R2
Fresca 2,71 3 31,02 34,02 23,23 26,47
Seca (constante) 2,08 2,47 25,39 44,52 14,85 9,06
Seca (onda
rectangular) 2,7 2,11 38,77 38,88 17,48 18,49
Conclusiones
Conclusiones
• Se utilizó un secador de tambor giratorio para secar hierbabuena y asíanalizar la calidad del producto, el tiempo de secado y el consumo deenergía necesaria a dos perfiles de temperatura distintos.
• El orden de cosecha afecto los parámetros de calidad
• El secado con el perfil de onda rectangular es mas eficiente
• Las variaciones del aire ambiental afectaron de gran manera el consumo deenergía.