DESHIDRATACION CON AIRE CALIENTE
DESHIDRAT DESHIDRA TACIÓN POR P OR AIRE CALIENTE INTRODUCCIÓN La deshidratación es una de las l as técnicas más antiguas para la conservación de alimentos Desde la antig!edad cuando se de"a#an deshidratar el alimento en los campos de cultivo o e$puestos al sol después de su recolección %o& en d'a la industria de alimentos deshidratados constitu&e un sector mu& importante dentro de la industria alimentaria e$tendido por todo el mundo La operac operación ión de secado secado tiene tiene como como (inali (inalidad dad aument aumentar ar la esta#i esta#ilid lidad ad del producto de(iniéndolo en términos de depresión de la actividad de agua) &a *ue ésta es considerada una medida indirecta del agua *ue está disponi#le en un producto para participar en las reacciones de deterioro +in em#argo el secado tam#ién puede provocar cam#ios indesea#les en los alimentos La operación de deshidratación conlleva a una aprecia#le reducción del peso & volumen de los alimentos *ue se deshidratan +e consigue ma&oritariamente utili,ando aire caliente *ue elimina el agua de la super(icie del producto & la llev lleva a haci hacia a (uer (uera a -l proc proces eso o de seca secado do de alim alimen ento toss no sólo sólo a(ec a(ecta ta al contenido en agua del alimento) sino tam#ién a otras de sus caracter'sticas ('sicas & *u'micas O./-TI0O+
Deshidratar (rutas -la#orar las curvas de secado del producto Determinar la humedad critica Reali,ar el #alance de materia de los l os productos deshidratados
1UND23-NTO T-ÓRICO La deshidratación por aire caliente se de(ine como la operación unitaria por la *ue el agua *ue contiene un sólido o una disolución se trans(iere a la (ase (luida *ue lo rodea de#ido al gradiente de potencial *u'mico e$istente entre am#as (ases 4 Fito et al., 19985 Durante el secado por aire caliente) el calor se transmite por convección) desde el aire de secado hasta la super(icie del alimento) & por conducción) desde la super(icie del alimento hasta su interior La (uer,a impulsora para la trans(erencia de materia por el interior del alimento es el grad gradie ient nte e de pote potenc ncia iall *u'm *u'mic ico o entre entre el inte interi rior or)) más más h6me h6medo do)) & la super(icie) más seca por estar en contacto con el aire de secado
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-n comparación con la deshidratación osmótica) el secado por aire caliente supone una ma&or reducción del volumen de las muestras lo *ue) "unto al empleo de elevadas temperaturas) puede ocasionar un colapso en la estructura del alimento) directamente relacionado con una menor capacidad de rehidratación) as' como con una ma&or pérdida) entre otros) de color & de valor nutritivo 4Sigge et al 1999; Ramesh et al., 2001 5 1recuentemente) el secado por aire caliente se aplica de (orma com#inada con el calentamiento por microondas De esta (orma se promueve el aprovechamiento de la energ'a aplicada) por lo *ue el calentamiento resulta más rápido & el proceso más e(iciente (Bilbao, 2002) -n este caso) la ma&or parte del agua se evapora antes de a#andonar el alimento & el gradiente de presión generado es el *ue promueve el transporte de materia por el interior del mismo 4 Barbosa-Cánoas ! "ega-#er$a%o, 20005 La transmisión de calor tiene lugar en el interior del alimento & está relacionada con el gradiente de temperatura e$istente entre su super(icie & la correspondiente a la super(icie del agua en el interior del alimento +i se suministra al agua su(iciente energ'a para su evaporación) el vapor producido se transportará desde la super(icie de la capa h6meda en el interior del producto hacia la super(icie de éste -l gradiente de presión de vapor e$istente entre la super(icie del agua en el interior & en el aire e$terior al alimento) es el *ue provoca la di(usión del vapor de agua hacia la super(icie de éste Durante el secado se producen cuatro (enómenos de transporte7 Transmisión de calor desde el aire hasta la super(icie del producto) pudiéndose reali,ar por conducción) convección o radiación Transmisión de calor desde la inter(ase sólido8aire hasta el interior del sólido +ólo puede tener lugar por conducción en régimen no estacionario 4las condiciones en cual*uier punto var'an con el tiempo5 Transmisión de materia a través del sólido +e puede producir di(usión o capilaridad) aprovechando los capilares e$istentes La di(usión tiene lugar en el secado de productos con humedades del orden de 9:; 4#ase h6meda5 o in(eriores) mientras *ue la capilaridad se presenta para niveles más altos de humedad 4<:; o más5) siempre & cuando en la estructura interna del producto e$istan capilares Trans(erencia de vapor desde la inter(ase sólido = aire hacia el seno del aire Los (actores *ue regulan la velocidad de estos procesos son los *ue de(inen la velocidad de secado 2l deshidratar los alimentos) la velocidad de secado depende de7 >rea de la super(icie del producto7 generalmente se su#divide lo má$imo posi#le el producto) a (in de aumentar el área de trans(erencia de masa & calor & acelerar el proceso
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0elocidad del aire7 el aire en movimiento a#sor#e vapor de agua de la super(icie del alimento) previniendo la creación de una atmós(era saturada La velocidad del aire act6a aumentando los coe(icientes glo#ales de trasmisión de calor & de masa) disminu&endo el tiempo de secado +in em#argo) la velocidad de secado aumenta en algunos casos al aumentar la velocidad del aire +in em#argo) a partir de un cierto punto) la velocidad de secado no depende de esta varia#le) de#ido a *ue el (actor de control del proceso de secado en este caso es la di(usión del agua a través del sólido) de manera *ue) por más *ue aumente la velocidad másica del aire no puede aumentarse la velocidad de secado 4Fito et al, 2001). &retir et al. (199') estudiaron el e(ecto de la velocidad del aire en el secado de cu#os de man,ana & o#servaron *ue a temperatura constante ha#'a dos periodos de velocidad de secado decreciente -n el primer periodo las constantes de la velocidad de secado aumenta#an con la velocidad del aire) mientras *ue en el segundo periodo) de velocidad de secado decreciente) estas constantes no se ve'an a(ectadas Temperatura & tiempo7 la velocidad de secado aumenta al aumentar la temperatura) & por tanto) el tiempo disminu&e Simal et al. (1995 reali,aron un estudio de secado a di(erentes temperaturas con muestras de cu#os de man,ana) mostrando *ue la velocidad de secado aumenta#a claramente a medida *ue la temperatura se incrementa#a de ?@ a <@ AC +in em#argo) la in(luencia de la temperatura del aire era menos importante desde <@ a B@ AC) de#ido a *ue a partir de <@ AC tienen lugar (enómenos de encostramiento super(icial %umedad del aire7 cuanto más seco esté el aire) ma&or será la velocidad de deshidratación &a *ue aumenta la (uer,a impulsora para el transporte de masa
*S+RC/ * FRS "*RRS -n la deshidratación de (rutas & verduras) se aplica calor para evaporar el agua & removerla después de su separación de los te"idos del (ruto La energ'a de#e suministrarse para evaporar el agua & removerla en (orma de vapor de la super(icie del alimento -l calor se puede aplicar al alimento por conducción) radiación o convección 2un*ue estos tres mecanismos de trans(erencia de calor se pueden utili,ar durante la deshidratación) normalmente) dependiendo del producto) uno de éstos es el *ue domina -l método más com6n para trans(erir el calor a (rutas & verduras) en el proceso de deshidratación) es la utili,ación de una corriente de aire caliente) donde la conservación es el principal (enómeno de trans(erencia Una ve, *ue el calor es suministrado a la super(icie del alimento en el proceso de deshidratación) éste es distri#uido a través del alimento por conducción -sta técnica se puede de(inir como una operación) en la cual ha& una trans(erencia simultánea de calor & de masa) en la *ue la actividad de agua de un material es reducida a través de la remoción
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de agua por evaporación en una corriente de gas insaturado li#re (Costa ! Ferreira, 200). Los dos aspectos importantes de trans(erencia de masa durante la deshidratación) son la trans(erencia de agua del interior del alimento hasta la super(icie de éste & la remoción de ésta de la super(icie al medio am#iente Una curva de secado relaciona el contenido de humedad del alimento con el tiempo) donde normalmente ha& diversas (ases7 la primera representa un periodo de acoplamiento en donde las condiciones de la super(icie del alimento llegan a un e*uili#rio con el aire calienteE normalmente es un periodo mu& corto aun*ue a veces puede ser signi(icativo Fosteriormente) se encuentra un periodo de velocidad de deshidratación decreciente Durante el periodo de velocidad de deshidratación constante) el agua está (ácilmente disponi#le en la super(icie del producto en proceso de deshidratación & por lo tanto) la velocidad de deshidratación es determinada por la temperatura) la humedad relativa & la velocidad de (lu"o de aire Gste es un corto periodo al inicio del proceso de deshidratación en el *ue la pérdida de agua es rápida Cuando el alimento pierde la ma&or'a del agua en su super(icie) el agua restante de#e di(undirse del interior del alimento a su super(icie para poder ser evaporadaE esto da lugar al periodo de velocidad de deshidratación decreciente) en el *ue se di(iculta la pérdida de aguaE este periodo corresponde a las 6ltimas etapas del proceso -n este periodo) el (actor limitante no es el suministro de calor) sino la disponi#ilidad del agua en la super(icie donde se lleva a ca#o la evaporación -l punto de transición entre el periodo de velocidad de deshidratación constante & el periodo de deshidratación decreciente) se le denomina contenido de humedad For 6ltimo) en la (ase (inal del periodo a velocidad decreciente) el contenido de humedad correspondiente es llamado contenido de humedad en e*uili#rio 4 iamante et al., 20105 -stos periodos son de gran importancia para lograr un proceso rápido) alimentos deshidratados de alta calidad & asegurar la renta#ilidad del proceso Los principales (actores *ue a(ectan a la velocidad de deshidratación & el tiempo de secado son las propiedades ('sicas del aire de secado 4temperatura) velocidad & humedad relativa5) las caracter'sticas del e*uipo de secado & las propiedades del alimento 43oo%ro4 ! 56h, 1975
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32T-RI2L-+ H 3GTODO+ 32T-RI2L-+
muestra7 (rutas) hortali,as materiales7 .alan,a semianal'tica -stu(a termómetro cronometro +ecador Flacas Fetri cuchillos
3-TODOLOJ2
2condicionar el secador7 colocar un termómetro dentro de la cámara 4temperatura del #ul#o seco5 dos termómetros adaptados) uno en la entrada & el otro a la salida del secador 4temperatura del #ul#o h6medo5 lavar & seleccionar las (rutas & hortali,as pelar las (rutas & tro,ar en (orma geométrica iguales 49:g5 & determinar su humedad 4;%5 & masa seca 4; ms5 %H =
pi − pf x 100 pi
%m.s=100 −%H
pesar cierta cantidad del producto troceado 4K 5 & calcular la cantidad de materia seca 4+5 S =%ms.
w1 100
(g.m.s)
colocar el producto tro,ado de aire caliente los tro,os colocados de#en ser de igual tamaMo & (orma) el espesor de cada tro,o der menor a :mm de"ar secar por un espacio de < horas o hasta *ue el producto ha&a perdido completamente su (orma inicial & ad*uiera peso constante Durante el secado se de#e controlar el peso del producto 4K 5 cada : minutos
Xi =( wi −s )/ S
calcular la velocidad del sacado en F+0C 4R57
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R=
−S A
x dx / dt
2FLIC2CIÓN7 pi − pf x 100 Forcenta"e de %umedad7 %H = pi
%H =
2.09 −0.28 2.09
%m.s=100 −%H
Porcentaje de masa seca:
%m.s=100 −86.603 =13.397
Cantidad de materia seca7 S = 13.397 x
2.09 100
S =%ms.
1.85 −0.279 0.279
100
( g.m.s)
=0.279
%umedad del producto en #ase seca7 Xi =
w1
Xi =( wi −s )/ S
=5.631
d$7 $98$ :8P9 @B d$Qdt @B Q : @9 velocidad de secado 7
R=
−S dx 0.279 x = x 0.182 =−0.006 A
dt
7.5
x 100=86.603