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.