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Volumen 15 N° 1, Enero - Abril 2007

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Simulación matemática del proceso de secado de la Gracilaria chilena (Gracilaria Chilensis)

Antonio Vega Gálvez1   Cristian Tello Ireland1   Roberto Lemus Mondaca1

1 Departamento de Ingeniería en Alimentos. Universidad de La Serena. Casilla 599. La Serena, Chile, e-mail: avegag@userena.cl


RESUMEN

El objetivo de este trabajo es estudiar y modelar la cinética de secado por aire caliente del alga Gracilaria (Gracilaria chilensis) utilizando un secador convectivo diseñado y construido en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de La Serena a cinco temperaturas de bulbo seco (30, 40, 50, 60 y 70oC) y velocidad de aire de 2.0±0.2 m.s-1. Para el modelado matemático se utilizan tres modelos empíricos (Newton, Henderson-Pabis & Page). Durante el experimento se observa solamente el periodo de velocidad decreciente, por lo que se utiliza la ecuación de la segunda Ley de Fick para el cálculo de la difusividad efectiva de agua. El proceso de secado presenta humedades finales entre 0.096 g agua/g m.s y 0.061 g agua/g m.s para 30oC y 70oC, respectivamente. Tanto la difusividad como los parámetros cinéticos k1, k2 y k3 de los modelos propuestos presentan dependencia con la temperatura y al evaluarlos con la ecuación de Arrhenius se obtienen energías de activación de 39.92, 33.85, 33.49 y 33.83 kJ·mol-1, respectivamente. De acuerdo a los análisis estadísticos que se utilizan (r2, SSE, RMSE y X2), el modelo de Page muestra la mejor calidad de ajuste sobre los datos experimentales, otorgando así una buena herramienta para el modelado de la cinética de secado industrial de la Gracilaria chilensis y el cálculo del tiempo de secado a diferentes temperaturas, con el fin de alcanzar un contenido de humedad comercial aceptable internacionalmente.

Palabras clave: Gracilaria, secado, difusividad, Arrhenius, Page.

ABSTRACT

The aim of this research is to study and to model the hot air drying kinetics of Gracialaria algae (Gracilaria chilensis), using a convective drier -designed and built at the Faculty of Engineering of Universidad de La Serena- at five dry bulb temperatures (30, 40, 50, 60 and 70oC) and an air velocity of 2.0 ± 0.2 m.s-1. Three empirical models are used for the mathematic modeling (Newton, Henderson-Pabis & Page). During the experiment, only a falling rate period is observed, hence the Fick's second law equation is used to estimate the effective water diffusivity. The drying process shows final moisture contents between 0.096 g water/g d.b. and 0.061 g water/g d.b. for 30oC and 70oC, respectively. Both diffusivity and kinetic parameters k1, k2 and k3 of the proposed models show dependence on temperature, and when being evaluated by the Arrhenius equation, activation energies of 39.92, 33.85, 33.49 and 33.83 kJ·mol-1 are obtained, respectively. According to the statistical analyses used (r2, SSE, RMSE and X2), the Page model shows the best fit quality on experimental data, thus being considered an excellent tool for the kinetic modeling of industrial drying processing of Gracilaria chilensis and the estimation of drying time at different temperatures, in order to achieve a commercial moisture content to be acceptable abroad.

Keywords: Gracilaria, drying, diffusivity, Arrhenius, Page.

 


 

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dirección de Investigación de la Universidad de La Serena (DIUILS) por el financiamiento otorgado para esta investigación.

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