Cinética de secado de gotas individuales de mieles de caña panelera

Abstract

En este trabajo se estudió la cinética de secado de gotas individuales de mieles de caña panelera y su representación a través del modelo de curvas características de secado (CDC) y aproximación a la ingeniería de las reacciones (REA). Los ensayos experimentales se realizaron utilizando la técnica levitación intrusiva de gota suspendida en filamento. El estudio evaluó el efecto de las diferentes variables de operación en la cinética del proceso: Temperatura (333, 365, 413 K) y velocidad (0.5, 1 y 1.5 m/s) del aire, concentración inicial de las mieles (30, 50, 70 ° Brix), y el volumen inicial de gota (1, 5 y 10 µL). El seguimiento del proceso se hizo por monitoreo de la masa, diámetro y temperatura de las gotas utilizando métodos gravimétricos y fotográficos. Con base en los resultados experimentales se establecieron los mecanismos de secado que tienen lugar en la remoción de humedad de las gotas de caña panelera y se ajustaron los parámetros correspondientes a los modelos de secado propuestos. Los modelos obtenidos representan adecuadamente los fenómenos que tienen lugar en el intervalo de las condiciones de secado evaluadas. Con base en los modelos se evidenció la existencia de un efecto sinérgico entre las diferentes variables durante el secado. Finalmente, se compararon los modelos cinéticos de gota individual de caña panelera con los reportados para soluciones de sacarosa. Se encontró que existe gran similitud en sus comportamientos, tal que el secado por aspersión de mieles de caña panelera puede modelarse y simularse empleando las propiedades de soluciones de sacarosa. Palabras clave: Mieles de caña, cinética de secado, REA, CDC.

Abstract: This work focused on the study of the single droplet drying kinetics of sugar cane molasses, and its representation through two models: characteristic drying curve (CDC), and the approach to the engineering of the reactions (REA). The experimental tests are based on the intrusive levitation technique of a droplet suspended in a filament. The study evaluated the effect of the different operating variables on the kinetics of the process: Air temperature (333, 365, 413 K) and velocity (0.5, 1 and 1.5 m / s), initial concentration of the molasses (30, 50, 70 ° Brix), and the initial droplet volume (1, 5 and 10 μL). Process monitoring was made by the mass, diameter and temperature of the droplets during the drying process, using gravimetric and photographic methods. Based upon the experimental results, the drying mechanisms that took place in the moisture removal from the droplets were established, and the corresponding parameters to the proposed drying models were adjusted. The obtained models agree reasonably well with experiments within the entire range of studied conditions. Based on the models, it was evidenced the existence of a synergic effect between the different variables of the drying process. Finally, the single droplet drying kinetics models for the sugar cane molasses were compared with those reported for sucrose solutions. It was found that there is great similarity in their behavior, so if necessary, the spray drying of sugar cane molasses could be simulated using the corresponding kinetic models for sucrose solutions. Key words: Cane molasses, drying kinetics, REA, CDC.