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Ciencia y Tecnología
Objetivo
Aplicar el método de las líneas para el secado de cáscara de manzana validando su comportamiento con datos experimentales generados en una balanza de humedad.
Método
Para implementar el método de las líneas, se consideran 6 nodos numerados como el nodo 0 en la cáscara y el nodo 5 en la parte superior de la pulpa, con el espesor total de la cáscara de manzana de 0.1 cm, el cual se discretiza en 5 segmentos iguales, por esta razón el x=0.02 cm. Los valores de las constantes se presentan en la tabla 1.
Tabla 1. Valores iniciales para la ecuación
Fuente: Zogzas et.al. (1996)
El sistema resultante consta de 6 ecuaciones diferenciales no lineales a resolverse con el software VisSim; como el sistema es riguroso se utiliza el método de Euler hacia atrás clasificado como método de Gear de primer orden (Gear, 1971). Para determinar la humedad promedio se integra numéricamente la Ec. 11 utilizando el Método del Trapecio (Nakamura, 1992) en cada paso de tiempo.
Para validar los resultados de la simulación se generó de forma experimental la curva de secado mediante el uso de la balanza de humedad marca Ohaus (Mod. MB 200). Manzanas red delicious provenientes del mercado fueron peladas y colocadas en la balanza anteriormente descrita a la temperatura de 50 oC por un periodo de 5 hrs. Finalmente, la muestra se envió a la estufa para determinar su peso seco y la humedad en equilibrio. Para determinar la humedad se aplicó la siguiente relación:
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Resultados
La figura 2 muestra la curva de secado para la cáscara de manzana a la temperatura constante de 50°C (puntos negros). Al resolver las ecuaciones 7, 10-11 para una temperatura igual, la simulación obtenida no ajustó los datos. Por esta razón, se modificó el valor de a0 (Ec. 10).
a0
a1
a2
a3
intervalos de estudio
2.75x10-3
12.97
4216
5267
0.04 M 1.3(Kg./Kg) 288 T 318 (K)
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INVESTIGACIÓN UNIVERSITARIA MULTIDISCIPLINARIA - AÑO 8, No8, DICIEMBRE 2009