UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA …148.206.53.84/tesiuami/UAM8361.pdf · conveccion se rige de...
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U N I V E R S I D A D A U T O N O M A M E T R O P O L I T A N A
I Z T A P A L A P A
C , 6 , s .
I N G E N I E R I A B I O Q U I M I C A I N D U S T R I A L
R E P O R T E F I N A L D E L S E R V I C I O S O C I ’ A L :
/ESTUDIO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN FERMENTACION SOLIDA y
,
t
ELABORADO POR: L A U R A h Z A WDOYRA RAFAEL GERARDO ABARCA ORTEGA
d b
i $ t
AGRADECIMIENTOS
AGRADECEMOS LA DIRECCION, LA AYUDA Y PACIENCIA DEL M. EN C.
SERGIO HUERTA O. ,DEL M. EN C. MARIAN0 GUTIERREZ ROJAS Y DEL
DOCTOR ERNESTO FAVELA TORRES , QUI ENES INTERVINIERON DI RECTAMENTE
EN EL ASESORAMIENTO DE NUESTRO SERVICIO SOCIAL E HICIERON
POS1 BLE SU REAL1 ZACI ON.
TAMBIEN AGRADECEMOS A TODOS AQUELLOS PROFESORES,
COMPAREROS Y AMIGOS QUE NOS GUIARON Y APOYARON EN ALGUNA ETAPA
DEL PROYECTO.
f
MUCHAS GRACIAS
LAURA MEZA VUDOYRA
RAFAEL ABARCA ORTEGA.
I N D I C E
1. TITULO
2. INTRODUCCION
PAG. 1
1
3. OBJETIVOS 6
3.1 OBJETIVOS OENERALES
3.2 OBJETIVOS PARTICULARES 1095413
4. MATERIALES Y METODOS 7
4.1 DISENO, SELECCION Y CARACTERIZACION DEL EQUIPO
4- 1 1 DISENO DE EQUIPOS
4.2 ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO
Y ENFRIAMIENTO
CURVA DE CALENTAMIENTO 40 2- 1
4- 2- 2- CURVA DE ENFRIAMIENTO
4- 3- FERMENTACIONES
4- 3.1 PRIMERA FERMENTACION
40 3-2- SEGUNDA FERMENTACION
,
5. RESULTADOS 10
5.1 DISENO, SELECCION Y CALIBRACION DEL EQUIPO
5- 2- ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO
Y ENFRIAMIENTO
5- 2- 1 - ECUACION DE CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE
5- 2- 2- ECUACION DE ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE
5- 3- FERMENTACIONES
5- 3- 1 PRIMERA FERMENTACION
5- 3- 2- SEGUNDA FERMENTACION
6- DISCUSIONES
7. CONCLUSIONES o
8. RESUMEN
E). ANEXOS
9.1. DESCRIPCION Y MANEJO DE LOS EQUIPOS DISEHADOS
(TERMOPARES)
9- 1 - 1 CALIBRACION DE LOS CENSORES TERMICOS
9-1-2- FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE
HUMIDIFICACION Y MANUAL DE USUARIO DE SISTEMA
DE HUMIDIFICACION
9.2 CARACTERIZACION DEL EMPAQUE UTILIZADO
9-2-1- CALCULO DE LOS COEFICIENTES TERMICOS K Y hA
9- 2.2- CONDICIONES DEL EMPAQUE INOCULADO
9- 2- 2- 1 CONSERVACION Y PREPARACION DEL INOCULO
9.2.2- 2 PREPARACION DEL EMPAQUE
9.3 APLICACIONES DEL SISTEMA DE HUMIDIFICACION EN
FERMENTADORES DE MAYOR TAMARO.
9.4 PROGRAMAS UTILIZADOS
10. NOTACION UTILIZADA
11. BIBLIOGRAFIA
2’;r
46
.4Y I
1 I
i I
1.-TITULO:
ESTUDIO DE L A TRANSFERENCIA DE CALOR EN L A FERMENTACION SOLIDA
2. INTRODUCCION
EL TERMINO FERMENTACION SE REFIERE A TODO PROCESO POR EL CUAL
LA MATERIA ORGANICA SE TRANSFORMA EN PRODUCTOS (ESPECIFICOS) POR LA
ACTIVIDAD (CONTROLADA) DE CEPAS DE M I CROORGANI SMOS CDOUZOU, 1986-l.
LAS FERMENTACI ONES PUEDEN SER PRI NCI PALMENTE DE DOS TI POS
C REVAH. 1 Y81 1 :
F. LIQUIDA. LOS SUBSTRATOS EN LA MAYORIA SOLUBLES, DISUELTOS O
SUSPEND1 DOS EN AGUA ESTAN IGUALMENTE ACCESI BLESA
LOS MI CROORGANI SMOS, Y CUYA C@NCENTRACI ON
DI SMI NUY E DURANTE LA FERMENTACI ON.
'F. SOLIDA. S I N LA PRESENCIA DE AGUA LIBRE, DONDE LA MAYORIA
DEL SUBSTRATO SE ENCUENTRA I NI C I ALMENTE
I NACCESI BLE A LOS MI CROORGANI SMOS Y CUYA
DI SPONI B I L I DAD PUEDE DI SMI NU1 R, AUMENTAR O
PERMANECER CONSTANTE DURANTE LA FERMENTACION.
DENTRO DE LAS VENTAJAS DE L A FERMENTACION SOLIDA SE ENCUENTRAN
CFAVELA E. 1990>:
- UTILIZACION DE MATERIALES DE kSECH0 COMO SUBSTRAT0
- EL VOLUMEN DE OPERACION POR UNIDAD DE MASA DE SUBSTRATO ES
CONSIDERABLEMENTE MENOR EN COMPARACION CON EL DE LA FERMENTACION
L I QUI DA
\
- DEBIDO A LOS BAJOS NIVELES DE HUMEDAD UTILIZADOS, EL RIESGO DE
CONTAMI NACI ON BACTERI ANA ES M I N I MO
1
- LAS CONDICIONES DE CULTIVO DE LOS HONGOS SON MUY PARECIDAS A LAS
DE SU HABITAT NATURAL
S I N EMBARGO, TAMBIEN PRESENTA DESVENTAJAS:
- EL SUBSTEATO NECESITA UN PRETRATAMIENTO
- VARIEDAD LIMITADA DE MICROORGANISMOS PARA DESARROLLARSE EN MEDIO
SOLI Do - PRESENTA SERIAS DIFICULTADES CON L A TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR
EN LOS TRABAJOS REALIZADOS DENTRO DE LA PLANTA PILOTO DE
FERMENTACIONES SE HA ENCONTRADO QUE LA ACUMULACION DE CALOR
METABOLICO, ES UNO DE LOS ASPECTOS LIMITANTES PARA EL USO A GRAN
ESCALA DE ESTE T IPO DE PROCESOS, OCASIONA EFECTOS RELEVANTES EN EL
CRECIMIENTO DEL MICROORGANISMO. SE HA ENCONTRADO QUE L A
DEPENDENCIA DE p CON L A TEMPERATURA OBEDECE A LA ECUACION DE
ARREHNI US C R E V A H , 1981 3 :
p = A EXP C-Ea/RD
POR LO CUAL, PARA QUE EL MICROORGANISMO SE DESARROLLE
ADECUADAMENTE, ES NECESARIO QUE SE ENCUENTRE EN UN RANGO OPTIMO DE
TEMPERATURA. DEBE TOMARSE EN CUENTA QUE DURANTE LAS PRIMERAS HORAS
DE L A FERMENTACION SE DEBE SUMI\NISTRAR CALOR PARA L A GERMINACION
DE LAS ESPORAS, Y POSIERIOR~NTE DURANTE EL CRECIMIENTO DEL
MICROORGANISMO HAY GENERARACION DE CALOR, SOBRE TODO DURANTE LA
FASE EXPONENCI AL.
EL BALANCE DE ENERGIA EN EL FERMENTADOR EN ESTADO ESTACIONARIO
ES CNARAHARA et al, 1984>:
-.
2
0 E SAL O
O O O O O O O O O O
E ENT
O E ACUM O
Q E DiS E MET O
EENT + EMET - EACUH = ESAL + EDIS
DONDE CADA TERMINO SE DEFINE COMO SIGUE:
EENT = FENT HENT
EHET = qM ESAL = FSAL HSAL
EDIS = hA*CTm-Tomb3
EACUM = K Grn dt
c 1 3
c 21
c 3>
c 43
c Ei> C . 6 3
PARA CONOCER LAS PROPiEDADES TERHICAS DEL EMPAQUE ES NECESARIO
ESTABLECER UN BALANCE DE ENERGIA, PERO AHORA DESPRECIANDO EL CALOR
METABOLICO, SE TIENE QUE C BIRD .1987>:
EACUM = EENT - ESAL - EDIS 4
K d t m = CFXNT HENT - FSAL H S A L ~ - MCTm - Lamb3 dt
c 72
C 83
AHORA. CONSIDERANDO QUE TODO EL AIRE QUE SALE ES IGUAL
AL QUE ENTRA. TENEMOS:
K d t m = FENTCHENT - HSAL> - M C T m - Tamb> C 9> d t
DIVIDIENDO TODO ENTRE C T m - Tamb> Y REARREGLANDO:
+ h A ClO> FENTC HENT -HSAL> = K C dtm/dL> T m - Tamb T m - Tamb
E S T A ULTIMA ECUACION CORRESPONDE A UNA ECUACION LINEAL CUYA
PENDIENTE ES K Y CON ORDENADA AL ORIGEN IGUAL A M.
LA ELIMINACION DE CALOR E N EL FERMENTADOR PUEDE REALIZARSE DE
DOS MANERAS C BIRD. 1 9 A 8 7 > :
CONDUCCI ON. ES LA FORMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR E N LA CUAL.,
EL INTERCAMBIO DE ENERGIA OCURRE DE LA REGION DE
MAYOR A LA DE MENOR TEMPERATURA POR EL MOVIMIENTO
CINETICO O EL IMPACTO DIRECTO DE LAS MOLECULAS. LA
CONDUCCION DE CALOR SE R I G E DE ACUERDO CON LA LEY
DE FOURIER.
8< = -KA d t c113 dx I
SE LE LLAMA CdNVECCION CUANDO UN FLUIDO EN i
CONVECCI ON.
MOVIMIENTO PASA !SOBRE UN CUERPO SOLIDO o FLUYE
DENTRO DE UN CANAL Y Si LAS TEMPERATURAS DEL FLUIDO
O DEL CANAL SON DIFERENTES HABRA TRANSFERENCIA DE
CALOR ENTRE EL FLUIDO Y LA S U P E R F I C I E
SOLIDA. DEBIDO AL MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE EL
FLUIDO Y LA S U P E R F I C I E .
4 -
EN EL CASO DE LA CONVECION FORZADA EL MOVIMIENTO
DEL FLUIDO ES INDUCIDO ARTIFICIALEMENTE. LA
CONVECCION SE R I G E DE ACUERDO CON LA LEY DE NEWTON.
Q = MCTW-TAMB~ c12>
EN TRABAJOS REALIZADOS CON ANTERIORIDAD SE LLEGO A LA
CONCLUSION DE QUE LA TEMPERATURA DE LA COLUMNA SE PODRIA CONTROLAR
UTILIZANDO DIFERENTES FLUJOS DE AIRE. CLOPEZ P Y LOPEZR 1988> ;Y DE
HECHO, E N LA PRACTICA, EL CONTROL DE LA TEMPERATURA DEL
FERMENTADOR SE LLEVA A CABO CUANDO SE ELIMINA EL EXCESO DE CALOR
GENERADO POR MEDIO DE AIREACION DE ACUERDO CON LO
S I G U I ENTE: C GRAJEK, W . 1 9 8 8 3
L = Qi. CHSAL - HENT> C13>
DONDE:
ASIMISMO, SE CONCLUYO QUE LA TEMPERATURA Y EL CONTENIDO DE
HUMEDAD DEL EMPAQUE PUEDEN CONTROLARSE POR MEDIO DE AIREACION.
CUYA TASA ES CONTROLADA POR LA NATURALEZA DEL MICROORGANISMO
UTILIZADO, EL GRADO DE REQUERIMIENTO DE OXIGENO PARA LA S I N T E S I S
DEL PRODUCTO, LA CANTIDAD DE CALOR METABOLIC0 A REMOVER DEL
EMPAQUE, LA ALTURA DEL LECHO E ~ A C A D O . ADEMAS DE LA FRACCION DE
E S P A C I O S VACIOS DENTRO DEL MISMO.
TOMANDO E N CUENTA L O ANTERIOR SE D E C I D 1 0 HACER EL ESTUDIO DE
TRANSFERENCIA DE CALOR, UTILIZANDO DIFERENTES FLUJOS DE A I R E PARA
EL CONTROL DE TEMPERATURA DE LA COLUMNA.
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVOS GENERALES
CONOCER LA TRANSFERENCIA DE CALOR DURANTE LA FERMENTACION
SOLIDA DE LA P r h P A DE CAFE.
- REMOVER EL CALOR ACUMULADO DURANTE LA FERMENTACION SOLIDA. .
3.2 OBJETIVOS PARTICULARES
- DISENO Y CARACTERISACION DE EQUIPO PAR& ACONDICIONAMIENTO DE
AI R E
f i I
Q
- DETERMINAR LOS GRADIENTES AXIALES Y RADIALES DE LA TEMPERATURA
DEBIDOS AL, CALOR PRODUCIDO DURANTE LA FERMENTACION.
- OBTENCION DE C I N E T I C A S DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO E N UN
MEDIO DE CULTIVO S I N INOCUr-O.
- OBTENCION DE LAS CONDICIOLNES DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
PARA SER APLICADAS E N UN MEDIO DE CULTIVO INOCULADO.
I
- CONTROL DE LA TEMPERATURA E N UN PROCESO DE FERMENTACION SOLIDA.
. 4. MATERIALES Y METODOS
4.1 D I S E R 0 DE EQUIPO
DEBIDO A QUE ERA NECESARIO ' CONTAR CON UN EQUIPO QUE PROPORCI ONARA AI R E SATURADO A DIFERENTES TEMPERATURAS FUE
NECESARIO DISEFIAR UN SISTEMA PARA TAL EFECTO CVER ANEXO 9 . 1 3
4.2 ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO.
PARA PODER CONTROLAR LA TEMPERATURA DE LA COLUMNA ERA
NECESARIO CONOCER LAS CARACTERISTiCAS DE CALENTAMIENTO Y
ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE. CUANDO ESTE SE ENCONTRABA S I N INOCULAR,
POR LO QUE SE HICIERON CURVAS DE CALENTAMIENTO Y
ENFRIAMIENTO L A S CUALES MAS TARDE NOS SERVIRIAN PARA HACER LOS MODELOS .
4.2.1 CURVA DE CALENTAMIENTO
SE MONTO EL SISTEMA DE ACUERDO CON LA FIGURA 1 C Y CON LAS
CARACTERISTICAS DEL ANEXO 9 .1 .2 , PARA ESIE CASO SE PROCEDIO A
EMPACAR LA COLUMNA DE ACUERDO CON LAS CONDICIONES ESPECIFICADAS EN
EL ANEXO 9 .2 .1 , SE HICIERON VARI os EXPERIMENTOS UTI LI ZANDO DIFERENTES GASTOS. DE A I R E CALIENTE HUMEDO : 1.86, 4.80, 6.90,
7.50 y 1 9 . 1 l/min. E N ESTE EXPERIMENTO SE REGISTRARON TEMPERATURAS
RADIALES Y AXIALES ASI COMO TAMBIEN EL TIEMPO E N QVE TARDO E N
LLEGAR LA COLUMNA A UNA TEMPERATURA APROXIMADA DE 35 c, PARA t r
CADA UNO DE LOS GASiOS UTILIZADOS
4.2.2. CURVA DE ENFRIAMIENTO
LAS CONDICIONES DE OPERACION FUERON LAS MISMAS QVE LAS
ANTERIORES PERO EN E S T A SE U T I L I Z O A I R E DE LINEA Y SE
REGISTRARON LOS TIEMPOS E N QVE LA TEMPERATURA DE LA COLUMNA
DISMINUIA DE 35 C A 23 C APROXIMADAMENTE. LOS FLUJOS UTILIZADOS
FUERON 3.2. 5.6. 7.5. 1 9 . 1 1 / min .
i
7
4.3. 'FERMENTACIONES.
CON EL F I N DE PROBAR LOS MODELOS OBTENIDOS CON L A S CURVAS DE
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO SE P R O S I G U I 0 A HACER DOS FERMENTACIONES.
4.3.1 PRIMERA FERMENTACI ON
CLAS CARACTERISTICAS DE EMPAQUE DE LA COLUMNA VIENEN
D S C R I T A S E N EL ANEXO . SECCION 9.2.2. 3
E N E S T A FERMENTACION NO SE U T I L I Z O A I R E DE LINEA. PRIMERO SE LE
INYECTO A LA COLUMNA UN FLUJO DE A I R E CCALIENT-HUMEDO3DE 23 l/min CCON EL F I N DE CALENTAR R A P I D 0 EL EMPAQUE3 POR MEDIA HORA. LUEGO SE
CAMBIO EL FLUJO A 4 1/min . SE REGISTRARON TEMPERATURAS CADA MEDIA
HORA. SE MIDIERON p H I N I C I A L Y F I N A L , HUMEDAD I N I C I A L Y FINAL Y SE
OBSERVO AL MICROSCOPIO EL CRECIMIENTO DEL MICELIO. PARA UN MEJOR
ESTUDIO, LA COLUMNA SE D I V I D I O E N SIETE PARTES C h l . . . h7 DE ABAJO HACIA ARRIBA3 .VER F I G . 1 C DEL ANEXO 9.1.2. LA MEDICION DE pH SE HIZO CON UNA MEZCLA DE PULPA CON AGUA DESTILADA UTILIZANDO UN
POTENCIOMETkO. PARA LA MEDICION DE HUMEDAD SE U T I L I Z O UNA
TERMOBALANZA.
5.3.2 SEGUNDA FERMENTACION
HACIENDO UN ANALISIS DE LOS DATOS O B T E N I I X S SE MONTO UNA SEGUNDA
FERMENTACION VARIANDO LA DENSIDAD DE EMPAQUE DE 0.9 Kg /1 A
1.1- Kg / 1 Y CAMBIANDO EL $LUJO DE A I R E CALIENTE HUMEDO DE
4.86 1/min A 1.864 l / m i n , !4UNQUE AL I N I C I O TAMBIEN SE LE
SUMINISRO UN FLUJO DE A I R E DE 23 l/min DURANTE MEDIA HORA
PO!SIERIORMENTE SE LE S U M I N I S R O EL A I R E A UN FLUJO DE 1.864
SE REGISZaARON TEMPERATURAS A X I A L E S CADA
MEDIA HORA, SE M I D I 0 p H Y HUMEDAD I N I C I A L Y F I N A L , SE OBSERVO
CRECIMIENTO DE MICELIO Y SE REGISTRO PRODUCCION DE CO2, MEDIANTE
UNA REACCION CON NaOH A p H 1 1
i
CO2 + 2NaOH ----- > NazCDs
9
5.REdTADOS
5.1 DISERO Y SELECCION DE EQUIPO
COMO SE MENCIONO EN E L ANEXO, SE HICIERON A LO LARGO DEL
ESTUDIO T R E S D I S E R O S DE EQUIPOS DE LOS CUALES E L SISIEMA QUE
PROPORCIONO EL A I R E CON LAS CARACTERIS11CAS DESEADAS FUE EL
DE LA AUTOCLAVE MODIFICADA QUE BRINDA A I R E CALIENTE HUMEDO Y A I R E
FRESCO A DIFERENTES FLUJOS QVE VAN DE O. l/min HASTA 25 l/min S I N
PONER EN PELIGRO EL EQUIPO A U T I L I Z A R EN LOS S I G U I E N T E S
EXPERIMENTOS.
5.2 ELABORACION DE ECUACIONES DE CALENTAMIENTO Y Eh&RIAMIENTO.
CON LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LAS CURVAS DE
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL MEDIO, SE OBTUVO UNA ECUACION PARA
CADA UNA DE LAS E X P E R I E N C I A S , CUYA FINALIDAD S E R I A SU UTILIZACION
POSTERIOR PARA PODER PREDECIR EL TIEMPO DE CALENTAMIENTO O
ENFRIAMIENTO DE LA COLUMNA DURANTE EL PROCESO FERMENTATIVO.
5.2.1 ECUACION DE CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE
A CONTINUACION SE MUESTRAN LOS RESULTADOS QUE INDICAN
CUANTO TIEMPO TARDO LA COLUMNA E N LLEGAR AL ESTADO ESTACIONARIO * SUMINISTRANDOLE VARIOS FLUJOS DE A I R E CALIENTE HUMEDO.
GASTOC 1 / min 3 TIEMPO C HORAS 3 5 t i
7.5 1.864
4.869
6.290
7.559
8.033
3. 0
2. o 1.75
1.5
19.107 o. 5
- * TEMPERATURA HOMOGENEA E N EL EMPAQUE.
GRAFICANDO TIEMPO CONTRA GASTO SE OBTIENE L A SIGUIENTE
GRAFICA 5.1
curtun DE cnmnmxmo e
5.
c
3.
2.
1.
F I G 5 . 1 CURVA DE CALENTAMIENTO
DEL EMPAQUE SIN INOCULAR
A DIFERENTES FLUJOS DE
AIRE CALIENTE HUMEDO
Y COMO SE PUEDE OBSERVAR TIENE UN COMPORTAMIENTO
HIPERBOLICO, EL CUAL PERMITE DARSE CUENTA DE QUE A FLUJOS ALTOS
C 1 9 . 1 l/min 3 SE CALIENTA EN MEDIA HORA EL EMPAQUE.
L A ECUACION QUE DESCRIBE E m COMPORTAMIENTO ES LA SIGUIENTE:
2
T = 81/ ( 6 - 4 ) DONDE T ES TIEMPO
G ES G A S 0
11
_- - ...__.___I-- - -I
EN CUANTO AL REGISTRO DE TEMPERATURAS RADIALES Y AXIALES COMO SE . OBSERVA EN LA GRAFICA 5.2 NO EXISTIERON GRADIENTES
RADIALES. LAS TEMPERATURAS ERAS CASI LAS MISMAS C + - O. 3 C 3 , EN CAMBIO EN LAS LECTURAS AXIALES SI SE VEN CLARAMENTE LOS
GRAD1 ENTES DE TEMPERATURA C + - 4 . 5 C A LO LARGO DE TODA L A COLUMNA3.
FUE POR ESTO QUE EN LOS POSTERIORES EXPERIMENTOS SOLO SE
REG1 STRARON TEMPERATURAS AX1 ALES.
CWI No CWD1ICWIk.s RADIALES Y AXIALEL 11
WWDlrWTLS Rl lDIALU LO
9-
1.
7.
6.
5.
I
3.
2.
1.
FIG 5 . 2 ORAFICA DONDE S E APRECIAN LOS ORADIENTES RADIALES EN EL
EL EMPAQUE DE LA COLUMNA TOXANDOLO COMO L A RESTA DE
L A MAYOR TEMPERATURA A L A DE MENOR TEMPERATURA EN UNA
XISMA ALTURA , Y LOS AXIALES COMO L A RESTA DE L A MAYOR
TSMPERATURA A L A DE MENOR TEMPERATURA, A DIFERENTES
ALTURAS.
12
.
2.5
2.
1.5.
1. A
@
E f .5. Y
U ci o.
. E
5.2.2. MODELO DE ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE.
.I E t i F R I r r i I ~ O DEL EWW4UE
t
t
4 4 4 4 b 4 $ d lb 1'1 1s 1'3 l'r lb 1'6 h 1'8 1'9 :
SE MUESTRA A CONTINUACION LOS RESULTADOS DE ENFRIAMIENTO
DEL EMPAQUE. UTILIZANDO A I R E DE L I N E A EN L A COLUMNA EMPACADA.
GASTO C 1 / min >. TIEMPO C HORAS)
3.287 2.00
5.660 1.75
7.55 1.25
19.107 O. 508
GRAFICANDO TIEMPO CONTRA GASTO SE OBTIENE LA GRAFICA 5 .3 .
UTILIZANDO DIFERENTES
FLUJOS DE AIRE CALIENTE
WUMEDO. -
. 1 3
Y COMO SE PUEDE OBSERVAR TIENDE O SE PARECE A UNA
LINEA RECTA CCON PENDIENTE NEGATIVA >LO QUE INDICA QUE VARIA
INVERSAMENTE EL TIEMPO DE ENFRIAMIENTO CON EL GASTO UTILIZADO . L A ECUACION QUE DESCRIBE ESTE COMPORTAMIENTO ES L A SIGUIENTE:
T 2.186401 - 0.091135 G DONDE T TIEMPO
G GASTO
5.3 FERMENTACIONES
5.3.1. PRIMERA FERMENTACION
L A FERMENTACION AL I N I C I O FUE SOMETIDA A UN FLUJO DE
1 9 . 1 1 / min CON EL F I N DE LOGRAR UN RAPIDO CALENTAMIENTO DEL
EMPAQUE C 0.5 HORAS 3,. PERO DEBIDO A QUE AUMENTO LA
*TEMPERATURA A 40 C SE TUVO QUE INYECTAR AIRE DE LINEA A UN FLUJO DE 19
l / m i n ,EN DIEZ MINUTOS SE LOGRO BAJAR DE 40 A 34 C. CUANDO YA
ESrUVO EL EMPAQUE A LA TEMPERATURA ADECUADA SE CAMBIO EL FLUJO DE
AIRE A HUMEDO CALIENTE Y A 4 1/ min.
DURANTE L A FERMENTACION COMO SE VE EN L A GRAFICA 5 . 4 HUBO UN
INCREMENTO DE TEMPERATURA , YA QUE EL EMPAQUE DE HABER ESTADO EN
UN PR INCIP IO A 22 C LLEGO A 36 -38 C , MAS S I N EMBARGO ESIE
INCREMENTO NO FUE COMO SE ESPERABA C 40-45 C > . EL MAXIM0 SE
REGISTRO A LAS 46 HORAS DE FERM~NTACION, EN LA PARTE SUPERIOR DE L A COLUMNAC 38 C> . L A COLUMNA SIEMPRE PRESENTO GRADIENTES AX1 ALES
DE TEMPERATURA DE 0.6 - 3 C . POR LO GENERAL DESPUES DE LAS 24
HORAS DE FERMENTACION SE VIO QUE EN L A PARTE SUPERIOR DE LA
COLUMNA REGISTRO MAYORES TEMPERATURAS QUE EN L A PARTE INFERIOR.
14
G R W . 5 .4 TEXPERATURAS AXIALES DE L A COLUMNA.
EN L A PRIMERA FERWENTACION
LA HUMEDAD I N I C I A L DEL EMPAQUE FUE: AL 70%
Y EL pH I N I C I A L DE 4.81
LOS RESULTADOS FINALES FUERON: -
PH HUMEDAD X
1 5.91 49.7
2 6.07 48.9
3 6.04 54.7
4 5.88 54.5 .
5 6.11 57
6 6.45 53.7
52.5 7 6.52 -
1 5
COMO SE PUEDE OBSERVAR EN LOS RESULTADOS, EL pH AUMENTO ENTRE
UNA Y DOS UNIDADES Y L A HUMEDAD DISMINUYO APROXIMADAMENTE UN 20 %
5.3 .2 SEGUNDA FERMENTACION . DEBIDO A QUE SE REGISTRO LA PRODUCCION DE COZ, ERA MUY
IMPORTANTE MANTENER CONSTANTE EL FLUJO DE AIRE EN TODA LA
FERMENTACION POR LO QUE DESPUES DE DOCE HORAS DE FERMENTACION QUE
SE CHECO L A TEMPERATURA DE LA COLUMNA Y SE VIO QUE ESTABA MUY BAJA C 21-28 C 3 SE DECID10 CONTROLAR LA TEMPERATURA CON LOS
LIMITES DEL CONTROLADOR DE TEMPERATURA, PARA LOGRAR QUE L A COLUMNA
SE CALENTARA, MAS S I N EMBARGO NUNCA SE LOGRO CALENTAR
COMPLETAMENTE, COMO SE PUEDE OBSERVAR EN LA SIGUIENTE GRAFICA 5.5
SIEMPRE MOSTRO UN GRADIENTE DE TEMPERATURA ENTRE 8 Y 10 C , CABE
MENCIONAR QUE SOLO L A PARTE BAJA DE LA COLUMNA LOGRO
CALENTARSE HASTA UNA TEMPERATURA DE 37 C. EL EXPERIMENTO DURO 62
HORAS.
FIO 5 . 5 TEMPERATURAS AXIALES DE L A COLUMNA - EN LA SEOUNDA FERMENTACION.
. LA HUMEDAD I N I C I A L DEL EMPAQUE = 70 %
EL pH I N I C I A L DEL EMPAQUE = 4.8
LOS RESULTADOS FINALES FUERON PARA CADA ALTURA:
I
I
ALTURA PH HUMEDAD C X 3
I
1
2
3
4
5
6
~
4.24
6. 39
7.19
7. o9 6.52
6.61
60.70
63.7
63.60
51. o 53.8
55 .4
COMO SE OBSERVA. EL pH EN L A MAYOR PARTE DE L A COLUMNA AUMENTO
HASTA MAS DE DOS UNIDADES MIENTRAS QUE EN LA ZONA MAS BAJA SE VE QUE DISMINUYO TRES DECIMAS. TAMBIEN POR OTRO LADO VEMOS QUE LA
HUMEDAD DISMINUYO ALREDEDOR DE UN 7 % A 20 %.
, COMPARANDO LOS RESULTADOS DE L A PRIMERA FERMENTACION Y DE LA t
SEGUNDA EN CUANTO pH Y HUMEDAD ENEMOS LAS GRAFICAS 5.6a Y L A 5.6b I
LAS CUALES PERMITEN VER QUE LAS CONDICIONES DE L A SEGUNDA
FERMENTACI ON FUERON MUY HETEROGENEAS AL F I NAL.
17
GRAF. 5.6 a PORCENTAJE DE
HUMEDAD FINAL
DEL EMPAQUE DE
LAS DOS FERMENTA-
CIONES.
GRAF. 5.6b p H FINAL DEL
DEL EMPAQUE DE
LAS DOS FERMEN-
TACIONES.
CON RESPECTO AL CRECIMIENTO DE MICELIO, ESTE FUE TAMBIEN MUY
.HETEROGENEO, YA QUE EN LA PARTE INFERIOR DE LA COLUMNA HUBO
BASTANTE CRECIMIENTO EN LAS ORILLAS Y POCO EN EL CENTRO, Y EN LA
PARTE SUPERIOR CASI NO, SOLO EN L A PARTE SUPERFICIAL SE
PRESENTO.
DE ACUERDO AL CONSUMO DE NaOH POR LA REACCION DE COZ, PRODUCIDO
POR EL MICROORGANISMO SE V IO QUE A LAS 20 HORAS DE FERMENTACION
EMPEZO A HABER MAS DESARROLLO DE HONGO Y A LAS 44 HORAS HUBO UN
INCREMENTO MAYOR COMO SE VE EN L A GRAFICA 5.7
CRECIMIENTO DEL nomo EN ncammncIw -2
165 CRECIMIMiO DEL MICELIO
"'1 129
.
FIG b. 7 ORAFICA DE CRECIMIENTO DEL
ASPEROILLUS NIOER DURANTE
L A SEOUNDA FERMENTACION
BAJO L A CUANTIFICACION DE
PRODUCCION DE C02
\
19
( I
!
! i i I 4
I
I I I I
6. DISCUSIONES . 109513 EN CUANTO A LOS RESULTADOS DE CARACTERIZACION DEL EQUIPO SE V I O
CLARAMENTE QUE, A FLUJOS DE 5 1/ min SE CONSEGUIA QUE EL AIRE QUE
SALIA,DEL ACONDICIONADOR DE AIRE, TENIA UNA TEMPERATURA CASI
CONSTANTE C +- O. 353 EN CAMBIO CUANDO SE TRABAJO A FLUJOS DE 1 1 /min
EL AIRE QUE SAL IA TENIA UNA DIFERENCIA DE +/ - 2 . 4 C LO QUE
POSTERIORMENTE EVITARIA TENER UN BUEN CONTROL EN LA TEMPERATURA DE
LA COLUMNA. FUE POR E S O QUE SE DECICIO USAR GASTOS ALTOS Y TENER
UNA PURGA ANTES DE LA ENTRADA DE LA COLUMNA, CON EL F I N DE
GARANTIZAR AIRE A UNA TEMPERATURA MAS O MENOS CONSTANTE PARA
I NYECTAR.
AL HACER LAS CURVAS DE CALENTAMIENTO Y DE ENFRIAMIENTO DE EL
EMPAQUE SE VIO QUE AL UTILIZAR FLUJOS PEQUENOS DE ALREDEDOR DE
1.86 l/min EL TIEMPO QUE SE REQUERIA PARA CALENTAR O ENFRIAR TODO
EL EMPAQUE DE UNA MANERA HOMOGENEA ERA DE 7.5 HORAS EN CAMBIO AL
UTILIZAR FLUJOS DE 19.107 l /min EL TIEMPO DE CALENTAMIENTO O
-ENFRIAMIENTO DISMINUIA NOTABLEMENTE A O. 5 HORAS. ESTOS RESULTADOS
ERAN LOS QUE ESPERABAMOS PUES AL HABER MAYOR CANTIDAD DE AIRE
CALIENTE HüMEDO ENTRANDO POR LA COLUMNA O AIRE DE LINEA, HAY
MAYOR CONVECCION LO QUE OCACIONA QUE HAYA UNA MAYOR TRANSFERENCIA
DE CALOR Y DE MASA.
EN E S E EXPERIMENTO COMO TAMBIEN UNA DE LAS FINALIDADES ERA
ESrUDIAR LOS GRADIENTES RADIALES Y AXIALES, SE VIO QUE SOLO
PRESENTABA GRADIENTES AXIALES, \ ESO SE DEB10 A QUE EL DIAMETRO
DE LA COLUMNA ERA MW PEQUENO c S. 5. cm DE DIAMETRO 3 . EL NRE QUE SE INYECTABA ALCANZABA A CALENTAR O ENFRIAR DE MANERA HOMOGENEA
LAS ZONAS RADIALES DE L A COLUMNA.
LA CURVA QUE AJUSTO MEJOR LOS DATOS DE CALENTAMIENTO
CORRESPONDIO A UNA HIPERBOLA Y PARA LA CURVA DE ENFRIAMIENTO UNA
20
L I N E A RECTA CON PENDIENTE NEGATIVA LO QE I N D I C A QUE VARIA
INVERSAMENTE EL FLUJO UTILIZADO. CON EL TIEMPO QUE TARDA EL
EMPAQUE PARA CALENTARSE O ENFRIARSE
COMO YA SE HABIA MENCIONADO, UNO DE L O S PROBLEMAS ERA LA
ACUMULACION DE CALOR E N LA COLUMNA DURANTE LAS FERMENTACIONES, EN
LA FASE EXPONENCIAL, POR LO QUE UNA FORMA DE PROBAR TODO EL EQUIPO
ERA MONTANDO UNA FERMENTACION S I N CONTROL, E S T O CON EL F I N DE VER
QUE EL CALOR SE ACUMULARA. Y ASI POSTERIORMENTE. MONTAR OTRA
FERMENTACION CONOCIENDO E N QUE MOMENTO ERA LA ACUMULACION DE
CALOR Y A QUE TEMPERATURA LLEGABA.
E N LA PRIMERA FERMENTACION SE VIO QUE AUMENTO LA TEMPERATURA A
LAS 46 HORAS DE LA FERMENTACION , E N LA PARTE SUPERIOR DE LA
COLUMNA Y TOMANDO E N CUENTA QVE FUE LA ZONA DONDE HUBO MAYOR
CRECIMIENTO HIZO SUPONER QUE HUBO ACUMULACION DE CALOR E N MUY PEQUERO GRADO, SE CREE QUE FUE PORQUE EN LA PARTE BAJA DE LA
COLUMNA LLEGABA M A S FUERTE EL FLUJO DE A I R E Y ENTONCES ALCAZABA A
REMOVER EL CALOR E N CAMBIO E N PARTE SUPERIOR YA LO HACIA CON MAS DIFICULTAD C POR LA CAIDA DE PRESION QUE HABIA 3, SE ACUMULABA EL
A I R E . SE CALENTABA Y AL ESTAR ESTANCADO CALENTABA EL EMPAQUE,
CLARO QUE POR LA MISMA PRESION TENDIA A SALIR POR LOS O R I F I C I O S POR DONDE SE METIAN LOS TERMOPARES. POR OTRO LADO
COMO HUBO CRECIMIENTO A LO LARGO DE TODA LA COLUMNA E S O NOS INDICO
QUE EL FLUJO DE A I R E HABIA SIDO ADECUADO PARA EL BUEN CRECIMIENTO
DEL HONGO C PUES HABIA BUEN s U M I v I S T R Q DE O2 3. \
EN CUANTO AL CONTENIDO bE HUMEDAD EN EL EMPAQUE SE VIO
QUE DISMINUYO PERO DE TODAS MANERAS ERA BUENO YA QUE LA CANTIDAD
MINIMA DE HUMEDAD QUE SE DEBE TENER PARA EL DESARROLLO DEL HONGO
ES DE 1 2 - 1 5 % . ESTOS RESULTADOS: CONCUERDAN CON LOS RESULTADOS
QUE SE OBTUVIERON AL HACER UN BALANCE DE HUMEDAD E N EL QUE SE VE
QUE LA HUMEDAD DE SALIDA SE INCREMENTO DURANTE LA FERMENTACION
CON RESPECTO A LA HUMEDAD DEL A I R E DE ENTRADA. LA HUMEDAD DEL
A I R E SE OBTUVO CON L O S DATOS OBTENIDOS DE LAS LECTURAS DE BULBO
HUMEDO Y BULBO SECO A LA ENTRADA Y A LA SALIDA DE LA COLUMNA
CVER PROGRAMA DE HUMEDAD EN EL ANEXO 3.
EL pH E N LAS DOS FERMENTACIONES AUMENTO PERO DE UNA MANERA MAS O
M E N O S HOMOGENEA EN EL EMPAQUE , ESTO SE D E B I O A QUE EL MEDIO QUE
SE U T I L I Z O CONTENIA UREA.
COMO SE CREYO QUE POR EXCESO DE GASTO DE A I R E NO HABIA HABIDO LA
ACUMULACION DE CALOR ESPERADA , E S T O ES DE 40-45 C , SE D E C I D 1 0
HACER OTRA FERMENTACION CAMBIANDO DENSIDAD DE EMPAQUE Y FLUJO
PERO E S T A D I O RESULTADOS M E N O S HOMOGENEOS, P U E S CON RESPECTO AL
pH FUE DESDE 4 A 7 ; DE HUMEDAD DE 51 % HASTA 63 % Y LUEGO
SE OBSERVO QUE NO EN TODA LA COLUMNA HABIA HABIDO CRECIMIENTO,
LO QUE OCASIONO QUE LOS RESULTADOS FUERAN POCO CONFIABLES.
AL SACARSE LA CURVA DE CRECIMIENTO DEL HONGO SE V I O QUE
-SI HUBO TAL, EL CUAL CORRESPONDIO AL POCO MICELIO QUE CRECIO EN EL
EMPAQUE EN LA PARTE I N F E R I O R DE LA COLUMNA.
CON LO QUE RESPECTA A LA TEMPERATURA SE VIO QVE NO SE LOGRO
CALENTAR LA COLUMNA HOMOGENEAMENTE, S IEMPRE ESTUVO A
TEMPERATURAS ENTRE 28-33 C LO QUE OCASIONO QUE NO HUBIERA UN
BUEN DESARROLLO DEL HONGO. E S T O SE D E B I O A QUE LAS CONDENSACIONES
QUE TENIA EL A I R E NO SE QÚITARON A TIEMPO. POR LO QUE SE ACUMULARON E HIZO QUE EL A I R E bUE PASABA POR AH1 SE ENFRIARA Y
COMO LA CONDENSACION ESTABA J ~ A M E N T E ANTES DE LA COLUMNA,
AFECTO CONSIDERABLEMENTE LOS RESULTADOS. P U E S AL NO TENER UNA
TEMPERATURA ADECUADA DE INCUBACION LAS ESPORAS, NO PUDIERON
GERMINAR Y CONSECUENTEMENTE NO HUBO CRECIMIENTO N I ACUMJLACION DE
CALOR.
22
* .
VALE LA PENA MENCIONAR QUE E N AMBAS FERMENTACIONES HUBO
MOMENTOS EN L O S QUE EL EMPAQUE SE CALENTO HASTA 42 c, AL I N I C I O
DEL CALENTAMIENTO PARA DAR CALOR DE INCUBACION AL HONGO, E S T O FUE
POR ERRORES EN EL MANEJO DEL CALENTAMIENTO DEL AGUA DEL AUTOCLAVE,
PERO E S T O P E R M I T I O PONER A PRUEBA EL EQUIPO DE ENFRIAMIENTO Y SE
CONFIRMO QUE A FLUJOS ALTOS C 19 l /min 3 LA TEMPERATURA BAJA RAPIDO,
EN 0.5 HORAS LLEGO A 34 C.
7. CONCLUSIONES
DE ACUERDO A L O S E S T U D I O S Y A LOS EXPERIMENTOS REALIZADOS SE PUEDE CONCLUIR QUE EL EQUIPO D E ' LA AUTOCLAVE MODIFICADA,QUE
PROPORCIONA A I R E CALIENTE HUMEDO Y A I R E FRESCO DE LINEA C VER
APENDICE 9 .1 .2 . 3 ES CAPAZ DE CALENTAR Y ENFRIAR EL EMPAQUE, LO
QUE PERMITE QUE SE LLEVEN A CABO FERMENTACIONES S I N NINGUN
PROBLEMA. ADEMAS DE SUMINISTRAR EL OXIGENO NECESARIO PARA EL
DESARROLLO DEL HONGO, E V I T A LA ACUMULACION DEL CALOR.
ANALIZANDO LOS RESULTADOS QUE SE OBTUVIERON PARA LAS CURVAS DE
CALENTAMIENTO Y DE ENFRIAMIENTO SE V I O QUE A FLUJOS DE 19.1 1 /
min SE LOGRABA CALENTAR CON A I R E CALIENTE HUMEDO EL EMPAQUE DE
LA COLUMNA E N UN TIEMPO DE 0.5 HORAS, E N CAMBIO CUANDO SE
TRABAJABA A +FLUJOS DE 1 . 8 1 / min SE TARDABA 7.5 HORAS EN
CALENTAR O EN ENFRIAR , DEPENDIENDO DE LA CALIDAD DE A I R E QUE SE
ESTUVIERA UTILIZANDO.
SE OB'NVIERON LAS SIGiJ IENTES ECUACIONES PARA SABER E N CUANTO TIEMPO
SE CALIENTABA Y SE ENFRIABA EL EMPAQUE,
ECUACI ON DE CALENTAMI ENTO
t = 8 1 / C G - 4
DEL EMPAQUE
ECUACION DE ENFRIAMIENTO DEL EwAQUE i
I
t = 2.186 - O. 091.13ESG
CON ESTOS MODELOS SABIENDO LOS FLUJOS DE AIRE MAS ADECUADOS QUE
PERMITAN EL BUEN DESARROLLO DEL HONGO SE PODRAN HACER
FERMENTACIONES A MAYOR ESCALA C VER ANEXO 9.3 3. PREDICIENDO
CUANTO TIEMPO TARDARA EL EMPAQUE PARA ESTAR A LA TEMPERATURA -
24
. -
DESEADA, O VISCEVERSA, VER QUE FLUJO DE A I R E SE TENDRA QUE
INYECTAR A LA COLUMNA PARA QUE E N EL TIEMPO QUE SE REQUIERA LA
TEMPERATURA DEL EMPAQUE SEA LA QLJE SE QUIERA .
COMO SE MENCIONO ANTERIORMENTE, LAS FERMENTACIONES SE HICIERON CON
EL F I N DE PODER PONER A PRUEBA EL EQUIPO DE CALENTAMIENTO Y DE
ENFRIAMIENTO DISERADO , ASI COMO TAMBIEN L O S MODELOS ELABORADOS.
EN LO QUE SE R E F I E R E A LA PRIMERA FERMENTACION HUBO POCA
ACUMULACION DE CALOR LO QVE INDICO QUE EL EMPAQUE HABIA SIDO CALENTADO A TAL TEMPERATURA QUE FUE LA OPTIMA PARA DAR CALOR DE
INCUBACION. EN ESTA FERMENTACION SE PUSO A PRUEBA EL EQUIPO Y LA
ECUACION DE ENFRIAMIENTO AL I N I C I O , P U E S AUMENTO LA TEMPERATURA DEL
EMPAQUE A 40-42 C POR ERROR DE CONTROL DE LA AUTOCLAVE, E S T O
P E R M I T i O CORROBORAR QUE E N MEDIA HORA A FLUJO DE 20 1 / min LA
TEMPERATURA DE LA COLUMNA ES HOMOGENEA Y CORRESPONDE A L A TEMPERATURA
DE ENTRADA DEL BULBO HUMEDO.
CON RESPECTO A LA SEGUNDA FERMENTACION LAS CONDICIONES FINALES TANTO
DE p H COMO DE HUMEDAD Y DE CRECIMIENTO DE MICELIO FUERON MUY
HETEREOGENEAS, MAS S I N EMBARGO DE ACUERDO A LA CURVA DE CRECIMIENTO
SE Vi0 QUE SI HUBO TAL LO QUE N O S DA UNA I D E A DE QUE EL EQUIPO
ES CAPAZ DE PROPORCIONAR A I R E QUE BRINDE UNA TEMPERATURA QUE SIRVA
PARA INCUBAR EL HONGO , SE V I O QUE A FLUJOS DE 20 1 / mi'n SE CALENTA
BA EL EMPAQUE E N O. 5 HORAS Y UTILIZANDO 10 1 / min LA TEMPERATURA
E N LA COLUMNA PERMANECIA MAS O *NOS CONSTANTE. I
t
2 5
RECOMENDACI ONES:
DEBIDO A QUE EL DIAMETRO DE LA COLUMNA ERA MUY PEQUEN0 L O MAS CONVENIENTE FUE TOMAR LECTURAS AXIALES MAS S I N EM&U?GO SE ACONSEJA
E N OTROS CASOS REGISTRAR T'EMPERATURAS RADIALES. C EL DIAMETRO ERA DE
5.5 cm 3
c COLOCAR EL CONTROLADOR DE TEMPERATURA A LA ENTRADA DE LA COLUMNA,
L O MAS CERCA POSIBLE, CON EL F I N DE ASEGURAR QUE LA TEMPERATURA
QUE ENTRA A LA COLUMNA ES LA QüE REALMENTE E S T A REGISTRANDOSE .
- PONER UNA PURGA PARA SACAR LAS CONDESACIONES Y ASI EVITAR QUE SE E N F R I E EL A I R E DE LA COLUMNA..
!
I
8. RESUMEN
LA FERMENTACION SOLIDA TIENE VARIAS VENTAJAS SOBRE LA
FERMENTACION LIQUIDA PERO TAMBIEN *PRESENTA DESVENTAJAS, UNA DE
ELLAS ES LA D I F I C I L REMOSION DEL CALOR METABOLICO.
EN ESTE TRABAJO SE PLANTEO ESTUDIAR EL CONTROL DE LA TEMPERATURA I E N UNA COLUMNA DE V I D R I O EMPACADA CON PULPA DE CAFE. EMPLEANDO A I R E
CON D I FERENTES CARACTERI STI CAS DE TEMPERATURA, VELOCI DAD Y
HUMEDAD.
SE DISEFJO Y CARACTERIZO UNA AUTOCLAVE MODIFICADA CAPAZ DE
SUMI N I S I X A R BAJO CONDI C I ONES CONTROLADAS A I R E CON DI FERENTES
VELOCIDADES, TEMPERATURAS Y CONTENIDOS DE HUMEDAD. SE OBSERVO QUE
PARA FLUJOS MENORES A 4 1 / min LA TEMPERATURA DEL A I R E A LA SALIDA
DEL AUTOCLAVE TENIA VARIACIONES HASTA 4 .5 C DE TEMPERATURA. EN
CAMBIO PARA FLUJOS MAYORES DE 5 1 / m i n LA TEMPERATURA DEL A I R E A
-LA SALIDA VARIABA O. 5 C . PARA LOS ESTUDIOS DE CALENTAMIENTO Y
ENFRIAMIENTO DEL MEDIO DE CULTIVO PARA LA FERMENTACION E N SUSTRATO
SOLIDO SE UTILIZARON FLUJOS SUPERIORES A 4 .5 1 /min C Y UNO CON UN
FLUJO DE 1 . 8 1 / rnin CON EL FIN DE CONOCER EL TIEMPO DE
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE 3. SE OBTUVIERON LAS C I N E T I C A S DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE CON
DIFERENTES FLUJOS DE A I R E SATURADO Y SE OBSERVO QUE CON 'FLUJOS DEL
ORDEN DE 20 1 / min SE TENIA UNA MAS RAPIDA RESPUESTA C E N O. 5 I
HORAS 9 Y UN MEJOR CONTROL SWRE LA COLUMNA EMPACADA,. E N
CAMBIO , A FLUJOS DE 2 1 / min &L EMPAQUE TARDA 7 . 5 HORAS EN
I CALENTARSE O ENFRIARSE.
SE HICIERON DOS ECUACIONES , UNO PARA CALENTAMIENTO Y OTRO PARA
ENFRIAMIENTO DEL EMPAQUE DE LA COLUMNA Y SON LAS S I G U I E N T E S
2 7
I
c - _-
e .
ECUACI ON DEL CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE
t = 8 1 / C G - 4 $ DONDE t = TIEMPO
G = GASTO
ECUACI ON DEL ENFRI AMI ENTO DEL EMPAQUE
t = 2.1864 - 0.0911 G DONDE t = TIEMPO
G = GASTO
UNA VEZ CARACTERIZADO EL EQUIPO Y OBTENIDAS LAS C I N E T I C A S DE
CALENTAMIENTO Y ENFRI AMI ENTO, SE REAL1 ZARON Dos FERMENTACI ONES CON
EL OBJETIVO DE CONTROLAR LA TEMPERATURA, HACIENDO ENFASIS E N LA REMOCION DE CALOR METABOLICO; S I N EMBARGO L o s ESTUDIOS DE
REMOSION DE CALOR E N LA FERMENTACION DE PULPA DE CAFE CON
ASPEGILLUS NIGER CH4 NO FUERON REALIZAM3S ADECUADAMENTE DEBIDO A
PROBLEMAS E N EL DISENO DEL EQUIPO DE FERMENTACION.
20
9. ANEXO
9.1 DESCRIPCION Y MANEJO DE LOS EQUIPOS DISERADOS.
9.1.1 CALIBRACION DE LOS SENSORES TERMICOS C TERMOPARES >
PUESTO QUE EL MAYOR PESO DE LOS RESULTADOS I B A A RECAER
SOBRE LOS TERMOPARES FUE NECESARIO ANTES QUE NADA EL EFECTUAR UNA
CURVA PATRON PARA CADA UNO DE LOS TERMOPARES CTPDJUNTO CON SUS
RESPECTIVOS REGImADORES, ASI COMO TAMBIEN PARA EL SENSOR DEL
INDICADOR Y CONTROLADOR DE TEMPERATURA. ESTO ANTERIOR SE HIZO
SUMERGIENDO LOS TP DENTRO DE UN BAR0 DE AGUA A DIFERENTES
TEMPERATURAS, Y DE ESTA FORMA SE HICIERON CURVAS PATRON PARA CADA
TERMOPAR DE TRSAL VS LECTURA.
ASIMISMO, SE ENCONTRO QüE PARA LOGRAR UNA MAYOR CONFIABILIDAD
EN LOS RESULTADOS DE LOS TP ERA NECESARIO EL SIGUIENTE TIEMPO DE
CALENTAMI ENTO DEL EQUI PO:
EQüI PO
E1 RELEC
COLE PARMER
TIEMPO
12 hrs MINIM0
2 hrs
9.1.2 FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE HUMIDIFICACION
DEBIDO A bUE ERA NECESARIO CONTAR CON UN EQUIPO QVE PROPORCIONARA AIRE SATURADO A DIFERENTES TEMPERATURAS FUE
NECESARIO COMENZAR CON EL DISE* DE TAL SISTEMA. A LO LARGO DEL t
TRABATO SE UTILIZARON BA~ ICAMENT~ 3 S I ~ M A S :
I. ESTE SIszEMA.COM0 SE APRECIA EN L A FIG. 1 A- CONSTABA DE
UN PRESATURADOR Y UN SATURADOR. EL PRESATURADOR CONSISITA DE UN
MATRAZ ERLENMEYER EMPACADO CON ANILLOS DE PLASTICO, Y EL SATURADOR
CONSISITA DE OTRO MATFXZ SOBRE UNA FUENTE DE CALOR Y AGITACION.
EL AIRE ENTRABA POR LA PARTE INFERIOR AL PRESATURADOR Y ASCENDIA
A TRAVES DE LOS ANILLOS PARA POSTERIORbfENTE ABANDONARLO POR LA
29
.~~ ~
., . , . , ., ... . . , *
109513 t
PARTE SUPERIOR Y PASAR AL SATURADOR POR MEDIO DE UN TUBO DE
V I D R I O , UNA VEZ EN EL -SATURADOR, EL A I R E SE HACIA PASAR POR UN
ASPERSOR, EL CUAL SE ENCONTRABA EXACTAMENTE ARRIBA DE UN AGITADOR
MAGNETIC0 A F I N DE OBTENER UN TAMAFIO DE BURBUJA M A S PEQUERO Y CON
E S T O ALCANZAR ALTOS NIVELES DE SATURACION. EL I NCONVENI ENTE
DE ESTE SISTEMA ERA SU CAPACIDAD DE OPERACION, YA QUE A GASTOS
MAYORES DE 5 l/min- EL EQUIPO COMENZABA A FUNCIONAR
I NDADECUADAMENTE.
1 1 . ESTE S I S T E M A CONSISTTO DE UN PRESATURADOR Y UN SATURADOR,
EL PRESATURADOR COMO SE VE EN LA F I G . 1 B, ERA IGUAL AL ANTERIOR Y EL SATURADOR C O N S I S T I O DE UNA LATA DE 3 L , TAMBIEN EMPACADA CON
ANILLOS DE P L A S i I C O DE 2.5 cm DE DIAMETRO POR 2 cm DE ANCHO- , PERO EN ESTE CASO, EL A I R E SE INTRODUCIA AL SATURADOR POR LA
PARTE I N F E R I O R DE LA LATA QUE A SU VEZ ESTABA CONECTADO A 3
ASPERSORES PARA PECERA. ESTE SISTEMA NO FUNCIONO PORQUE LOS
N I V E L E S DE SATURACION ALCANZADOS ERAN MUY BAJOS C6Om. DEBIDO A
Q i E ERA UN SISTEMA S I N AGITACION.
111. ESTE SISTEMA FUE EL QUE PROPORCIONO EL A I R E CON LAS
CARACTERISTICAS DESEADAS C O N S I S T I O EN UNA AUTOCLAVE MODIFICADA PARA
TAL EFECTO, Y CUYO FUNCIONAMIENTO ES EL SIGUIENTE: C F I G . 1 C -3 EL
AUTOCLAVE TIENE DOS ENTRADAS PARA EL A I R E DE LINEA C A L 3 , CUANDO SE
DESEA OBTENER AIRE SECO CALIENTE C A S C 3 , EL A I R E SE HACE PASAR A
TRAVES DEL SERPENTIN SUPERIOR, Y DE E S T A MANERA SE CALIENTA POR
MEDIO DE VAPOR DE AGUA. CUAN00 SE DESEA OBTENER A I R E HUMEDO
CALIENTE CAHC3, ENTONCES EL AI-RE SE BURBUJEA E N EL FONDO DEL
AUTOCLAVE.
I
I
OTRA PARTE IMPORTANTE DE ESTE SISZEMA ES EL INDICADOR Y CONTROLADOR DE TEMPERATURA CTIC> , CUYA FUNCION ES LA DE MANTENER
LA TEMPERATURA DEL A I R E O DEL EMPAQUE A UNA TEMPERATURA CONSTANTE,
E S T O LO HACE POR UN LADO MEDIANTE EL ACCIONAMIENTO DE LA
R E S I S T E N C I A DEL AUTOCLAVE, Y POR EL OTRO, POR MEDIO DEL ENCENDIDO -
3u I
DE LAS VALVULAS SOLENOIDES DEL SISTEMA DE LA SIGUIENTE MANERA:
LA VALVULA QUE CONTROLA EL A I R E QUE DA ORIGEN AL AHC ES NORMAL
ABIERTA, Y DICHO A I R E SE E S T A BURBUJEANDO EN AGUA CALIENTE, Y CUYO
CALENTAMIENTO E S T A CONTROLADO POR MEDIO DEL T I C , CUANDO LA
TEMPERATURA MEDIDA POR EL SENSOR DEL TIC ES MAYOR A LA DESEADA;
ENTONCES, EL CONTROLADOR CIERRA LA VALWLA DEL A I R E HUMEDO, APAGA
LA R E S I S T E N C I A DEL AUTOCLAVE Y ABRE LA VALWLA DEL A I R E SECO, LA
CUAL ES NORMAL CERRADA Y DE ESTA MANERA SE PUEDE ABATIR LA
ELEVACION DE TEMPERATURA. OTRA COMBINACION ES LA AHC-Ai, QUE ES
GOBERNADA BAJO LAS CONDICIONES ANTERI ORES.
CABE MENCIONAR QUE EL TIC TIENE LA CAPACIDAD DE ENVIAR SERALES
ANALOGICAS A UNA COMPUTADORA Y DE E S T A FORMA SE PUEDE GRAFICAR LA
TEMPERATURA REGISTRADA POR EL SENSOR CONTRA EL TIEMPO, DICHA
CAPTURA DE DATOS SE PUEDE HACER MEDIANTE EL
DESARROLLADO CON ANTERI OR1 DAD, PARA APPLE
LOPEZ U. CVER ANEXO PROGRAMA ADALAB>.
PARA PONER A FUNCIONAR EL S I S T E M A
METODOLOGI A:
SE ENCIENDE EL TIC Y SE CONECTA EL
I N F E R I O R DE CONTROL CLIC3 Y AMBAS V A L W L A S
EMPLEO DE UNA PROGRAMA
Iie. POR EL ING. RUAL
SE SIGUE LA S I G U I E N T E
AUTOCLAVE AL L I M I T E
AL LIMITE SUPERIOR DE
CONTROL CLSC3, SE ABREN LAS T R E S V A L W L A S DE AGUJA ANTERIORES A
LAS SOLENOIDES, SE V E R I F I C A EL GASTO DE A I R E PARA CADA VALWLA Y SOLO RESTA ESPERAR- A QUE EL A I R E ALCANCE LA TEMPERATURA DESEADA,
POR L O QüE SE RECOMIENDA PONER A CALENTAR EL AUTOCLAVE 'JUNTO CON
TODO EL SISiEMA APROXIMADAMENTE 6 HORAS ANTES DE COMENZAR EL Lg EXPERIMENTO. o I
PARA TENER UN MEJOR CONOCIMIENTO A CERCA DEL COMPORTAMIENTO
DEL SISIEMA, ES D E C I R , CUAL ERA EL DELTA DE TEMPERATURA QUE CORRESPONDIA A UN FLUJO DE AIRE DETERMINADO A TRAVES DEL TIEMPO.
SE HICIERON VARIAS CORRIDAS DURANTE 24 HORAS A LOS S I G U I E N T E S
FLUJOS DE AIRE C LOS DATOS FUERON REGISrrZADOS POR LA
COMPUTADORA Y LOS RESULTADOS SON LOS S I G U I E N T E S >: .
FLUJO C l/min3 DELTA DE TEM C C 3
o. 9 1 . 4
2 .2
4.8 4.6
4.5
3.2 2.5
4.5 o. 7
. .
!
SEGUNDO S I S T E M A D E
H U M I D 1 F l C A C l O N
S a t u r a dor
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P. r e - S a t u r a d o r
33
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34
9.2 CARACTERIZACION DEL EMPAQUE
9.2.1 CALCULO DE LOS COEFICIENTES TERMICOS K , M
ESTO SE HIZO UTILIZANDO UN BALANCE GLOBAL DENTRO DE LA
COLUMNA; ES DECIR. SUPONIENDO QUE L A TEMPERATURA DE LA COLUMNA ERA
LA MISMA E N TODO EL EMPAQUE.
LAS CONDICIONES DEL EMPAQUE FUERON LAS SIGUIENTES:
- DIAMETRO DE PARTICULA PASA MALLA 20-50
- 70% DE HUMEDAD
- p EMPAQUE 0.9 K g I L
Y DE ESTA FORMA SE LE INYECTO A I R E A L A COLUMNA A DIFERENTES
GASTOS, DURANTE EL. EXPERIMENTO SE MIDIERON LOS S I G U I E N T E S
-PARAMETROS: t, TAMB, TEBS, TEBH, TC 9 TSBS, TSBH. POSTERIORMENTE Y CON LA AYUDA DE UN PROGRAMA DESARROLLADO CON
ANTERIORIDAD POR EL M EN C S E R G I O HUERTA OCHOA CCALC K Y M VER
ANEXO>, EL CUAL TRABAJA CON LA EC. C103 CALCULANDO LAS ENTALPIAS DE
ENTRADA Y SALIDA E N FUNCION DE LAS LECTURAS- MENCIONADAS
ANTERI0RMENTE.S PUDIERON CALCULAR LAS CONSTANTES TERMICAS DEL
EMPAQUE CK Y Mí, LAS CUALES SIRVIERON P O S E R I O R E N T E PARA
INTERPRETAR LOS RESULTADOS. PARA. EVITAR PERDIDAS DE CALOR POR EL \
MEDIO AMBIENTE SE D E C I D 1 0 FORRAF?; LA COLUMNA CON F I B R A DE VIDRIO. I
LOS RESULTADOS DE LOS C O E F I C I E N T E S TERMICOS DEL EMPAQUE SON L e
SI GUI ENTES:
3 5
TABLA No VALORES DEL COEFI C I ENTE CONVECTI VO GLOBAL
C hA 3 Y DE LA CAPACIDAD TERMICA C k 3 .
FLUJO C 1 / min> k C cal /' C 3 hA C Kcal/hC 3
3 ' . o 3.28
17.29
o. o72 O. 018
o. O001 5
3.27 e -3
3.77 e -3
19.98 e -3 1 0 9 5 1 3
COMO SE OBSERVA EN ESTA TABLA, A FLUJOS BAJOS DE 3 1 / min EL
COEFICIENTE CONVECTIVO ES MENOR CON RESPECTO A EL FLUJO DE 3.28 1
/ m i n Y 17.29 1 / mi n Y SUCEDE LO CONTRARIO CON L A CAPACIDAD TERMICA
I I
YA QUE COMO SE VE, DISMINUYE A FLUJOS DE 17.29 1 / min.
A FLUJOS DE 3. O 1 / min EL COEFICIENTE CONVECTIVO ES MENOR DEBIDO
A QUE RESULTA SER UN FLUJO MUY PEQUERO QUE NO PUEDE CALENTAR TODO I EL EMPAQUE. EN CAMBIO CON EL FLUJO DE 17.29 1 / min SE OBSERVA
QUE EL COEFICIENTE CONVECTIVO ES MAYOR C 19.98 e-3 3, LO QUE DA COMO RESULTADO UN CALENTAMIENTO DEL EMPAQUE EN POCO TIEMPO.
COMO SE PUEDE OBSERVAR L A CAPACIDAD TERMICA SE VE AFECTADA POR EL
FLUJO UTILIZADO. POR LO QüE PARA LOGRAR UN MEJOR CONTROL DE L A
TEMPERATURA DE L A COLUMNA SE TENDRA QüE COMBINAR EL ASPECTO DE
TIEMPO TRANSCURRIDO EN L A FERMENTACION CON EL DE CARACTERISTTCAS 1!
TERMICAS DEL EMPAQUE.
36
. * - I
I 9.2.2 CONDICIONES DEL EMPAQUE INOCULADO:
9.2.2.1 CONSERVACION Y PREPARACION DEL INOCULO
EL ORGANISMO UTILIZADO FUE ASPERGILLUS NIGER VAR CH4.
PARA L A CONSERVACION Y PROPAGACION DE LAS ESPORAS SE U T I L I Z O UNA
SOLUCION DE AGAR PAPA DEXTROSA AL 3.9% CPDA BIOXON) EN AGUA
DESTILADA. SE H I R V I O DURANTE UN MINUTO Y POSTERIORMENTE SE
E S T E R I L I Z O DURANTE 1 5 min A 1 5 Psig .
SE INCU30 A 35 C POR CUATRO DIAS.
I
9.2.2.2 PREPARACION DEL EMPAQUE
LAS CONDICIONES DEL EMPAQUE FUERON :
DIAMETRO DE PARTICULA PASA MALLA 20-50
70% DE HUMEDAD I N I C I A L
p EMPAQUE 0.9 Kg/L
INOCULO 2 x 1 0 ESPORAS / g sps
EL SUSTRATO UTILIZADO FUE PULPA DE CAFE ADICIONADO CON UNA
MEZCLA DE SALES:
PULPA DE CAFE K H 2 P a (BAKER)
UREA (PROD. QUIMICOS MONTERREY) c "42 2- <BAKER>
82.8 %- 4.9 -% 4 .3 % 8.0 % i
NOTA: PARA EVITAR PERDIDAS DE CALOR FOR EL MEDIO AMBIENTE SE FORRO LA COLUMNA CON FIBRA DE VIDRIO Y PAPEL ALUMINIO.
37
9.3 APLICACIONES DEL SISTEMA DE HUMIDIFICACION DE FERMENTADORES DE MAYOR TAMAFíO
SE HIZO UN EXPERIMENTO EN EL QVE: EL FERMENTADOR ERA UNA COLUMNA
DE MAYORES DIMENSIONES C 9.5 cm DE DIAMETRO Y 120 cm DE ALTURA3,
TENIA EN EL FONDO UN PLATO PERFORADO PARA LA DISTRIBUCION DE AIRE,
ASI COMO A LOS COSTADOS PRESENTABA ENTRADAS PARA LOS SENSORES DE
TEMPERATURA. EL SOPORTE QUE SE UT IL IZO FUE BAGAZO DE CANA AL 70 % DE
!
HUMEDAD A UNA DENSIDAD DE EMPAQUE DE O. 30 gkm3 . SE UTIL IZO EL
EQUIPO DE LA AUTOCLAVE MODIFICADA PARA CALENTAR Y ENFRIAR EL
EMPAQUE.
SE PROBARON TRES DIFERENTES FLUJOS DE AIRE CON EL F I N DE LLEVAR
EL SOPORTE A UNA TEMPERATURA DE 40 C C 'AIRE CALIENTE HUMEDO > Y LUEGO
OBSERVAR LA RESPUESTA DE ENFRIAMIENTO DEL SISTEMA C AIRE DE LINEA
CON UNA HUMEDAD RELATIVA MENOR AL 80 % 3. EL PRIMER FLUJO ERA MUY
BAJO POR LO QUE TARDO 3 HORAS EN CALENTAR EL EMPAQUE A UNA
TEMPERATURA DE 37.9 + -3.15 C Y PARA ENFRIAR TARDO UNA HORA
ALCANZANDO UNA TEMPERATURA DE 25.32 C + - 4.22.PARA EL SEGUNDO FLUJO
QUE FUE UN POCO MAYOR TARDO 2.5 HORAS EN LLEGAR A 39.96 +- 1.6 C
Y PARA EL ENFRIAMIENTO TARDO UNA HORA EN LLEGAR A 26.3 +- 5.2 C.
CON EL TERCER TARDO EN LLEGAR A 38.3 + - 1 . 5 C EN UN LAP20 DE 1 . 5
HORAS Y PARA EL ENFRIAMIENTO TAMBIEN SE TARDO UNA HORA LLEGANDO A
I
22.5 + - 1 c. DE LOS RESULTADOS ANTERIORES SE VE QUE EL FLUJO MAS ALTO
k FUE EL QUE CALENTO Y ENFRIO MAS \RAPID0 L A COLUMNA, ADEMAS QUE L A
I TEMPERATURA FINAL FUE M A S HOMOGENEA, POR LO QUE SE PUEDE CONCLUIR
QUE A FLUJOS ALTOS , MENOR TIEMPO PARA ALCANZAR L A HOMOGENEIDAD DE
TEMPERATURA EN.EL SOPORTE..
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.q m E : m (Lis:.ados de prorraíaaa) \\ ,
v I A DALAO ' I 1
I -c~Ice,lo k, hi+" I I
1 I I
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2 REM
3 REM 1 REM DETERMI PJACIOkJ 3EL COEFICIENTE ;=SBAi 5 REM PEL CAMBIO CONVECTIVO EN ESTACU NO ES.TACIONAR
----_------- i -
I 1
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I ariables de entkada: (dentro d e l disque)
-I'!u;F,ero de pbntos -Temp. del medio (oC> -Temp. Suibo seco entrada (oC -Tenp. bulbo hurnedo eWrU
-Temp. bulbo seco salida -Temp. bulbo humedo salida
-Temp. ambiente ( C)
. 12 REM - *
."' 13 REM
14 REM IS REM 16 REM 17 REM 18 REM 19 REM 20 REM
I . 21 22 23 24 25
-Flujo masico del aire (mA3/h! -Tiempo d e fer-m. (h) t
lar-able de sort-e: abscisa, ordenada de dT/dt para la regresion lineal
REM E1 programa ejecuta l a regresion lineal: REM - Y = K*X - H+A REM REM --GiIIeci BAcquet, . HOME :Dó = %HRS ( 4 )
-
26 PRINT TAB( io ) ; v-" LAS TEMPERATURAS% SUFREN UNA CORRECCXON
27 PRIlrJT TAB( 10);.*+*** VERIFICAR T(oC) bulbo seco > T ( P C ) bulbo do 28 PRINT TAB( 10 ) ; "3 "+ CORRECCION BAROMETRICA EFECTUADA
31 PRINT : PRINT : PRIEJT aEntr3da de datos.: PRINT 32 INPUT .nombre de1 ficherosdique: .;NS,DRS 23 PRINT DB;mOPENm;NB;.,a;DRÍ 34 PRINT DB;"READ*fN9 35 INPUT NP: REM Numero d e puntos
39 39 40 FOR I = 1 TO NP
42 NEXT I: PRINT D6;.CLOSE0;NQ
- *****=
37 DIM TMfNP) SSEtNP) ,HE(EIP) ,SS(NP) JHS(EJP1 sDI(NP) QSM EE(NP) ,ESfFIP) ,UE(NP) ,US(NP) ,WI(pIP) DIM DEtNP) ,DS(NP)sQA(NP) ,BM(NP) JT(b!P) ,DTM(NP)
41 INPUT TM(I),SE(I)~HE(I),SS(I) , H S ( I ) , B ~ l ( I ) , Q A ( I ) , T ( I )
r 4 3 PRINT : INPUT .Temperaturas calibradas (O/N) ';RS: IF Rc = .O* BOTO 8 44 REM CALIBRACION DE TEP!PERATURAS (SISTEMA EIRELEC 1 43 FOR I = 1 TO P P : A = 2.8733:B = .8188
* I
. o
46 SE(1) = (CEtI) - A ) 1 B:HE(f) =.(HE(I) - A) 1 B:SS(I) =*(SS(I) o A) B:HS(I) 0 íHS(1) - A) 1 B:TM(I) = (TMíI) - A) / B: NEXT I 44
. . 48 PRINT : INPUT .Veri+ ica ..u ...
--I- u - - --- ----
-c > c T * ! r -31?(7 V ? ) l P s - * = ; : ) . # Z z ' : S -'.- :u: ;.=\; ':if * ,-Así i;)i . ' 5 s ' ; t A s t - . - . I . . . . - . . . I - -I 8 3
i i ) t ' ! ? S U ; TAS( 12) ; "TI. l* : QF?Ii.i? : r-3R f = :. ro rip 52 ?SIP!? 'I; ?'AB( 4 ) ; 'IFIT ( S t ( . I ) + 100) / lCOi T A D ( 7 ) ; i i JT (HE(I)
/ 100; ?AB ( 10 ) ; INT (53(I) W"-100! ! 100; TAá( 131; i t i T (H3( I ) -2 10 . Q ) .! 200; TAB( 19 , : fNT í T F l ( I ) *+ 1 LOO 33 HEXT i: FFTr4iT : LE!PIJT "ciciere saabiar ai.3tin valsr. i3;tJ) ";RS: IF' R1 'N" GQTO 57 55 PRf?!T : PF??flT "Qui2r.e ver. l í icar algur. valor en e1 fichero ';M
kmCin del prcrjrsma. ": E?ID Y- -.* HCP!E : UT.iE ( 38 ) : ?ITAE (10) : FLASH : PRXPIT "CALCUL": !JORPIAL e .a .2 9Ei.l --- - 3alc'rlo iiitilpia, humedad y densidad del aire de entra 3. FGR I = I 7 2 ?!P:T1 = SE(1):TZ =: f!E[I): GCGUS 71
Sl REP! --- C a ! c c ! o ef itoipi i . , humedad y densidad a.!a salida 1
52 CCP 1 f ? Trlr P!P:T1 = S S ( I ) : T 2 = H S í I ) : SOSUS 71.. &3 FS(1) = I( 3- 2.?2&: 'J?(I) = R: I )S ( i ) = RO: NEXT i 64 SEM ---Ca!c?ti@ !e U í I s - I e ) y (Trii-Ta) para la regresion
w : m r ! ( I : = m t t n p TFW - 1 ) ) (TW - T ( I - 1 ) ) 54 FOR I = 2 TO 68 WI(1) = Q A í I ) 9 DS!II 3 (EE(1) - f%(I,):DI(I) TM(1) - I IM(I )
70 NEXT I: GOT0 I04 71 IREPI *--- ! % SEP: Propied3.des termicas del aire 72 REM --- ' Canibio de unidades o C - - - > o F
74 GOSUB 99: REM ---Calculo de la prcsion (inch Hq) 75 T4 = (T2 + 459.638) / 1.8: REM Convers i on "F - - - >"K 76 REM --- Calculo de la prasion de saturacion / bulbo huniedo 9 H9) . 77 GOCUB 93:P8 = P1 73 T4 = (Y1 + 459.680) / 1.3 79 REM , --- Calculo de l a presion de saturacion / bulbo seco I - 80 GOSUB 93:P9 = P i 81 W 1 = 0,622 3 P8 / (P - P8):Hl = 1093.049 + 0.441 * T i - T 2 82 Z1 = .24 + .441 * WI:Z2 U1 - 21 3c (T1 - T2) 1 H1 83 P2 = P * 22 / t.622 + 22) 84 REM --_ Calculo de flux humedo W (Kg agua/Kg aire)
86 REM --- CalcuIo de la entalpia H (BTU/lb)
88 REM Calculo de la densidad del aire humedo (Kg,aire humedo/rnn3) 89 VL = ,754 3 ( T l + 459.7) * ( 1 + 7000 * W / 4360) / P:RO = 16.02 / V L 90 REM --_ Calculo de la humedad relativa ( X i . 91 R = (P2 / P9) * 100: RETURN 92 REM --- SSP:Calculo de fa presion de vapor de saturacion del aire
.50 €Et11 = 9 . X ? . . X S : Y E ( l l R : S E ( f ) = I.0: ? E X T I
-
t o W I ~ I ) = W I W r D I ( I ) : ~ ( I ) = DTW'I) DI^
'?3 T1 = T i * 1.8 + 32:?2 = T 2 1.8 + 32
85 W = a622 * P2 / (P - P2) 87 H = .24 T1 + (1061 + .444 * T1) * W . ,
93 AI -- - 7.90295:~2 = s.o28oa:~3 = - 1.3816~ - 7 : ~ 4 = 1 1 . 3 4 4 : ~ a 8.13 28E - 3 , "! 94 A6 - 3.49149:51 = - 9.09718:82 - 3.56654:83 = 0,$767?3:B4 3 -00 60273 OS 2 = 373.16 I T4:Cl = A l 3f (2 - l ) :C2 = A 2 * LOU (2) / LOG (10) 96 C3 = A 3 * (10 * (A4 44 ( 1 - 1 1 2 ) ) - 1):C4 = AS )c (10 (A6 (2 I 1 ) - 1 ) $ 97 P i = 29.921 * (10 A (Cl + C2 + C3 + C 4 ) ) : RETURN 99 REM --- SSP: Calculo de la correcion barometrica (pu lg Hg) 100 AL = 2400: REM A l t i t u d 2,400 metros (MEXICO) 101 U1 29.921:U2 =i 1.07097479E - 3:U3 = 1.35271553E - 8 4
102 A = AL / .,1048: REP1 (metros --- > pies) 103 P = U1 - U2 3 A + U3 * A * A: RETURN
105 PRXNT : PRINT 'Pt'; TAB( 5); 'Ie-Ise; TAB( 0 8 ) ; . T r n - T i m ; TAB( 12);'dT
107 PRINT I ; TAB( S I ; IPIT (íEE(1) - E S í I ) ) it 10) I 10; TAB( 1 M(I) - Bf l , ( I ) I * 10) / 10; TAB( 13); INT (DTM(I> % JE4) / 1E41 TA
- i 104 PRINT : PRItlT "fmpresion de resultados:. .%
N/dt'; T A B ( 12);'Dansidad.": PRINT : FOR i = 2 TO.NP '* I
e * - - * e - * - C I D - * U * - C I S # * W L I I &*CUI V -% **- _ _ I. - - --
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AREA DE LA S U P E R F I C I E DEL FERMENTADOR f =3 m ACTIVIDAD DE AGUA ENERG1 A DE ACT1 VACI ON ENERGIA QUE SE P I E R D E HACIA LOS ALREOEDQRES A TRAVES DE LA PARED DEL FERMENTADOR ENERGIA DEL A I R E DE ENTRADA A LA COLUMNA ENERGI A PRODUCI DA POR EL METABOLI SMO DEL M I CROOIIGANI SMO EEJERGIA DEL A I R E DE S A L I D A DE L A COLUMNA FERMENTACI ON EN MEDI O S O L I Do EXCESO DE CALOR GENERADO PCJR UNIDAD DE MASA C O E F I C I E E l T E DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR DE L A PARED DEL FERMENTnLX’R C =I Kcal m h C ENTALPIA PEL A I R E DE ENTRADA [=I Kcal/Kg DE A I R E ENTALPIA DEL A I R E DE S A L I D A C=3 Kcal/Kg DE A I R E CANTIDAD DE A I R E UTILIZADA DURANTE EL TIEMPO DE LA FERMENTACI ON P E S O DEL EMPAQUE C =3 Kg DE MATERIA S E C A TASA DE AIREACION TI EMFW
TEMPERATURA AMBI ENTE
TEMPERATURA DE LA COLUMNA
TEMPERATURA DE ENTRADA DE BULBU HUMEE0
TEMPERATURA DE EEJTRADA DE BULBO SECO
TEMPERATURA DE S A L I D A DE BULBO HUMEDO
TEMPERATURA DE SALIDA D E BüLBO S E C O . .
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