Tesis Secador Por Aspersión Piloto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

TESIS
Presentada para obtener el grado de:
MAESTRO EN CIENCIAS EN BIOPROCESOS

Por:
Liliana Ángeles Martínez
Ingeniero Biotecnólogo

Dimensionamiento y simulación de un secador por aspersión de nivel piloto

Dirigida por:
Dr. Juan Silvestre Aranda Barradas
M. en C. Carlos Orozco Álvarez

México, D.F., Marzo de2009

Agradezco la asesoría y observaciones de los profesores:

Dr. Juan S. Aranda Barradas
M. en C. Carlos Orozco Álvarez
Dr. Edgar Salgado Manjarrez
Dr. Claudio Garibay Orijel
Dr. Guillermo I. Osorio Revilla

Agradecimientos

A Dios, por ponerme junto a las personas que quiero.

A mi mamá, Esperanza Martínez, a quien le debo todo lo que soy y que nunca podré
pagarle todos sus sacrificios,consejos y la confianza que depositó en mí.

A mis hermanos, Daniela y Daniel, por su apoyo incondicional, pero sobre todo por
compartir conmigo tanto momentos gratos como difíciles.

A toda mi familia, en especial a Toñita y Luz, por su gran apoyo.

A mi tío Juan Carlos Martínez, quien en vida me alentó a ser mejor persona.

A mis amigos y compañeros, en especial a Gerardo y Erika, por brindarmesu amistad.

Al Dr. Juan S. Aranda Barradas y al M. en C. Carlos Orozco Álvarez por darme la
oportunidad de colaborar con ellos.

DIMENSIONAMIENTO Y SIMULACIÓN DE UN SECADOR POR ASPERSIÓN DE NIVEL PILOTO

RESUMEN
El secado por aspersión tiene gran importancia en la industria farmacéutica, biotecnológica y de alimentos, puesto
que puede ser aplicado a materiales termolábiles, además permite obtenerproductos con características específicas
de humedad, densidad, tamaño, entre otras.
Aún no se han comprendido completamente los fenómenos involucrados en el proceso de secado, ni se ha
establecido una secuencia de cálculo definitiva para el dimensionamiento de los equipos de dicha operación ni para
la predicción de las características del producto.
En el presente trabajo se propone una secuenciade cálculo que enlaza el dimensionamiento de la cámara de
secado y la simulación del proceso como fenómeno físico (cambios de tamaño de la gota, temperatura, trayectoria,
humedad, etc.); con dicha secuencia se desarrolló un programa en Matlab que permite obtener gráficos de la
evolución del secado.
Para ello se retoma el trabajo realizado por Shabde y Hoo (2006), y se incorporan aspectos como elsobrecalentamiento de la gota, la importancia de la velocidad relativa de la gota con respecto al aire, la cual es
diferente de cero, en la transferencia de masa y calor, y otras modificaciones que incrementan la precisión en las
estimaciones obtenidas de la simulación del secado. Además, se enlaza la secuencia de cálculo reportada por Patiño
(1995), Grajales (1996) y Mendoza et al. (2003), quepermite el dimensionamiento de la cámara de secado, con la
simulación, de tal forma que es posible determinar que tanto se alejan los resultados obtenidos de las dimensiones
óptimas.
Las dimensiones obtenidas de la cámara de secado, para un fluido hipotético (de propiedades similares a una
solución de maltodrextrina al 40% w/v) asperjado con un atomizador rotatorio, fueron 55 cm de diámetro y 82 cmde
altura total, resultados obtenidos de la simulación y que permiten el secado del 95% de la nube asperjada.
Por otra parte, debe mencionarse que con la simulación del proceso de secado no se alcanzó la coincidencia total
entre los valores propuestos para iniciar el cálculo y los valores finales de las características del producto, esto fue
debido a la naturaleza empírica de las ecuaciones develocidad el aire usadas en el presente trabajo, pero ya que las
dimensiones obtenidas están a menos del 10% de las óptimas fue innecesario el redimensionamiento de la cámara.

DIMENSIONAMIENTO Y SIMULACIÓN DE UN SECADOR POR ASPERSIÓN DE NIVEL PILOTO

ABSTRACT
The spray drying is a paramount process in the pharmaceutical, biotechnology and food industries, because it can be
used for the drying of...