PRACTICA DE LIOFILIZACION.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE AGROINDUSTRIA ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL

AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

“

TITULO: “SECADO POR LIOFILIZACION (platano)”

CICLO: PROFESOR:

VII ciclo Ing. Raúl Toro Rodríguez

INTEGRANTES: 

MARTINEZ VELASQUEZ MOISES ABEL

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VÁSQUEZ BACILIO EVELYN FABIOLA

2017

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE AGROINDUSTRIA ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

Historia LIOFILIZACION El proceso de liofilización tiene sus orígenes en el Imperio Inca, en el altiplano andino a 4000 metros sobre el nivel del mar. Allí los pobladores realizaban y continúan realizando un producto denominado Chuño, resultado de la deshidratación de la papa. La técnica consiste en dejar las papas cosechadas sobre el suelo, de manera que durante la noche se congelen como consecuencia de las muy bajas temperaturas, y durante el día el sol y el viento seco produzcan el cambio de estado del agua (desde el sólido al vapor sin mediar la fase líquida). Con el paso de los años se desarrolló industrialmente esta técnica de conservación que integra dos métodos confiables: la congelación y la deshidratación. La liofilización es un proceso de crio-desecación, que separa el agua u otro solvente, de componentes biológicos como células, enzimas, vacunas, virus, levaduras, sueros, algas, frutas, vegetales y alimentos en general. Sublimación del hielo a presión reducida, evitando el paso por su fase líquida. La liofilización es el proceso más suave para secar productos y es el mejor método para secar productos sin alterar su composición se convierten en productos secos. Con la rehidratación, se recuperan la mayoría de las características biológicas, y algunas características son inalteradas. La liofilización se basa en el fenómeno físico de la sublimación del agua o bien de un disolvente orgánico o de mezclas acuoso-orgánicas que estén congeladas; el disolvente congelado sublima directamente a vapor sin pasar por el estado líquido. Habitualmente, cuando se trabaja con alimentos, proteínas, el disolvente a eliminar es agua.


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Proceso de liofilización

El cambio de fase de sólido a gas o sublimación, debe realizarse en condiciones de presión y temperatura menores a las del punto triple (punto en el que conviven los tres estados de la materia), ya que por debajo de éste no existe la fase líquida. Al bajar la temperatura de una solución, inicialmente se produce un subenfriamiento que origina los núcleos de cristalización, luego la temperatura aumenta hasta la de equilibrio. A partir de ese momento comienzan a desprenderse los crist ales de hielo puro, por lo que la solución se concentra hasta alcanzar la menor temperatura a la cual puede existir solución en equilibrio con hielo, denominada temperatura eutéctica. El proceso e liofilización involucra cuatro etapas principales, las cuales son: 1. Preparación: Antes de comenzar el proceso, es fundamental el acondicionamiento de la materia prima, ya que los productos liofilizados no pueden ser manipulados una vez completado el proceso. Lo que suele hacerse con alimentos como guisantes o arándanos es agujerear la piel con el objetivo de aumentar su permeabilidad. Los líquidos, por otro lado, se concentran previamente con el fin de bajar el contenido de agua, lo que acelera el proceso de liofilización. 2. Congelación: Se lleva a cabo en congeladores independientes (separados del equipo liofilizador) o en el mismo equipo. El objetivo es congelar el agua libre del producto. Para ello se trabaja a temperaturas entre -20 y -40°C. Para la optimización de este proceso es fundamental conocer y controlar: o

La temperatura en la que ocurre la máxima solidificación.

o

La velocidad óptima de enfriamiento.

o

La temperatura mínima de fusión incipiente.


Con esto se busca que el producto congelado tenga una estructura sólida, sin que haya líquido concentrado, de manera que el secado ocurra únicamente por sublimación. 3. Desecación primaria: Consiste en la desecación primaria del producto, por sublimación del solvente congelado (agua en la mayoría de los casos). Para este cambio de fase es necesario reducir la presión en el interior de la cámara, mediante una bomba de vacío, y aplicar calor al producto (calor de sublimación, alrededor de 550 Kcal/Kg en el caso del agua), sin subir la temperatura. Esto último se puede hacer mediante conducción, radiación o fuente de microondas. Los dos primeros se utilizan comercialmente combinándose su efecto al colocarse el producto en bandejas sobre placas calefactoras separadas una distancia bien definida. De esta manera se consigue calentar por conducción, en contacto directo desde el fondo y por radiación, desde la parte superior. Por otro lado la calefacción por medio de microondas presenta dificultad porque puede provocar fusión parcial del producto, debido a la potencial formación de puntos calientes en su interior; por lo cual actualmente no se aplica comercialmente. Los niveles de vacío y de calentamiento varían según el producto a tratar. Al inicio de esta tercera etapa, el hielo sublima desde la superficie del producto y a medida que avanza el proceso, el nivel de sublimación retrocede dentro de él, teniendo entonces que pasar el vapor por capas ya secas para salir del producto. Este vapor, se recoge en la superficie del condensador, el cual debe tener suficiente capacidad de enfriamiento para condensarlo todo, a una temperatura inferior a la del producto.

Para tener una liofilización buena y rápida es necesario poder controlar exactamente esta temperatura y tener la posibilidad de regular la presión total y parcial del sistema. 4. Desecación secundaria: Se trata de la desecación secundaria del producto por medio de desorción. Esta consiste en evaporar el agua no congelable, o agua ligada,


que se encuentra en los alimentos; logrando que el porcentaje de humedad final sea menor al 2%.Como en este punto no existe agua libre, la temperatura de las bandejas puede subir sin riesgo de que se produzca fusión. Sin embargo, en esta etapa la presión disminuye al mínimo, por lo que se realiza a la máxima capacidad de vacío que pueda alcanzar el equipo. Es importante, finalmente, controlar el contenido final de humedad del producto, de manera que se corresponda con el exigido para garantizar su estabilidad.

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Partes de un equipo liofilizado

En la imagen 1 se ilustra un esquema de un liofilizador típico, con un condensador externo. Éste tiene tres componentes principales: la cámara de secado, el condensador y el sistema de vacío. Ilustración 1 Equipo de liofilización


Diferencias de equipo de liofilización

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Los equipos de liofilización están laborados, según su destino, sea en laboratorio, piloto o a nivel industrial. Es por ello que presentan capacidades diferentes, en la tabla 1 se muestran las diferentes medidas para cada capacidad. Tabla 1 Diferencias de equipos de liofilización

LABORATORIO

PILOTO

INDUSTRIAL

Bomba de vacío

6 m³ /h

18 – 35 m³ /h

Capacidad de

6 – 10 kg

15 - 30 kg

30 - 300kg

- 50°C

- 50 a - 80°C

- 75°C

0,33 m² * (3)

0,48 – 1,8 m² * (3 a 5)

2 - 12m2 * (5 a 8)

condensador Temperatura del condensador Superficie * (Cantidad de estantes)

o

Liofilizador industrial/fda cgmp cumplimiento piloto liofilizador piloto escala (20 a 150 kg de capacidad)

Este liofilizador tiene diferentes características como: 

Rango de temperatura de-55 ° C ~ 80 ° C estante, y regulable para processoptimization o desarrollo antes de la producción industrial.

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Vacío puede ser regulable, por aire limpio injet, o la cámara aislamiento válvula de operación, esto puede acelerar el secado proceso.


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Mecanismo de cierre tapa de goma bajo vacío por stoppering hidráulico.

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Totalmente de fabricación de acero inoxidable, de fácil limpieza.

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Tanto vial y bandejas se puede cargar.

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Todo Critical System Diseño de copia de seguridad para evitar ciclo se derrumbó durante el proceso.

En la tabla 2 se muestran las especificaciones de este liofilizador, con diferentes modelos. Tabla 2 Especificaciones de equipos


La imagen del liofilizador se muestra en la imagen 2 Ilustración 2 Liofilizador industrial

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Ventajas y desventajas de la técnica de liofilización

En la tabla 3 se muestran ventajas y desventajas de la técnica de liofilización.

Tabla 3 Ventajas y desventajas

VENTAJAS Valorización

y

DESVENTAJAS

potenciación

de

las Largo tiempo de procesamiento.

producciones primarias. Ausencia de temperaturas altas, por lo que

Costo de inversión inicial alto.

previene el daño térmico. Conservación,

fácil

transporte

y Alto consumo de energía, en algunos casos.

almacenamiento de los productos. Inhibición

del

microorganismos, microbiológica.

crecimiento

de

estabilidad


Recuperación de las propiedades del alimento al rehidratarlo. Ausencia de aditivos y/o conservantes. Mantenimiento del valor nutricional del alimento. Empleo de vacío, estabilidad química .

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Aplicaciones en la industria alimentaria.

En la industria de los alimentos, se comenzó a utilizar en la fabricación de productos especiales para montañistas, astronautas, bases militares y otros similares. Desde hace un tiempo se comercializan liofilizados tanto como ingredientes industriales como para el consumidor en general, ampliándose así el mercado de estos productos de alto valor agregado. Ya que el alimento al pasar por el proceso de liofilización se convierte en una estructura rígida que conserva la forma y el volumen pero con peso reducido, preservando sus características nutritivas y organolépticas. Al rehidratarlo se recuperaran la textura, el aroma y el sabor original. En la tabla 4 se presentan qué productos pueden ser liofilizados. SECTORES Cárnicos

PRODUCTOS LIOFILIZADOS Carne bovina Carne aviar: pechuga de pollo, pechuga de pavo, muslo de pollo. Carne porcina: jamón, lomo.

Frutas Frutillas

Fresas, banana, ananá, moras, frambuesa.


Vegetales

Espárrago, choclo, zanahoria, brócoli, coliflor, apio, papa, hongos, aceituna, espinaca, ajíes, arroz, arvejas, cebolla.

Quesos

Queso Prato, Queso Mozzarella, Queso Provolone, Queso Blanco.

Otros

Café, sopas, zumos de frutas, levaduras, caldos, salsas, especias.

Los alimentos pueden ser liofilizados en diferentes formatos: cubos, deshilachado, tiras, picado, granulado o polvo, y luego pueden ser utilizados como ingredientes industriales en la fabricación de snacks, sopas instantáneas, salsas, caldos en polvo, caldos en cubos, puré instantáneo, mezclas para risotto, condimentos, entre otros. En la tabla 5 se muestran imágenes, donde se observa el antes y después de la liofilización de alimentos.

Tabla 4 Alimentos liofilizados antes y despues

ALIMENTO Cebolla roja

Pimiento rojo

ANTES

DESPUES


Orejano

Plátano

Fresa


LIOFILIZACION DE PLATANO FRESCO: MATERIALES Y MÉTODOS.Liofilización: Es un proceso de secado de alimentos que se basa en sublimar el hielo de un producto congelado, es decir, el agua del producto pasa directamente del estado sólido al estado de vapor sin pasar por el estado líquido, por lo que se debe trabajar por debajo del punto triple del agua.

Fig.1 Diagrama de Presión-Temperatura de los Estados del Agua

La temperatura debe ser lo suficientemente baja para evitar que se derritan los cristales de hielo presentes, por lo tanto el calor de sublimación aplicado debe ser controlado. La liofilización requiere un alto vacío en la cámara de secado, porque la presión de vapor del hielo es menor a la de la presión atmosférica. Es necesario enfriar el producto por debajo de los 0 ℃ para mantener el agua en la fase sólida. En la práctica la liofilización se lleva a cabo normalmente en un rango de temperatura entre los -10 ℃ a -40℃.


Etapas del proceso de liofilización: El proceso de liofilización comprende tres etapas básicas, que son: 1. Congelación del producto fresco. 2. Sublimación del hielo. 3. Rehidratación del producto terminado.


RESULTADOS :


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Conclusiones

La liofilización sirve como método de conservación, y tiene diferentes ventajas ya que al ser rehidratado no pierde características físico-químicas, también hace que el alimento reduzca su volumen y su peso haciendo los alimentos más prácticos, y generando un valor agregado al producto. DISCUSIÓN.

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Al iniciar el proceso de liofilización se colocan las termocuplas en 4 diferentes zonas del alimento para registrar las temperaturas durante el proceso, así mismo esto nos permite determinar que no todas las zonas del alimento descienden al mismo tiempo la temperatura durante el proceso. El descenso de la humedad del producto liofilizado expresado en porcentaje nos indica si éste proceso es válido para la deshidratación y por consecuencia para la conservación del alimento.

Referencias 

Parzanese, M. Tecnologías para la Industria Alimentaria Liofilización de alimentos. Ficha N° 3. http://www.alimentosargentinos.gob.ar/HomeAlimentos/Tecnologia/tecno logia/Ficha_03_Liofilizados.pdf

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Catálogo de fabricación https://spanish.alibaba.com/g/industrial-freezedryer.html

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Villegas, W., Acereto, P. & Vargas, M.. (2006). Análisis Ultravioleta - Visible. Merida, Yucatan: Universidad Autónoma de Yucatan.

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Técnicas en operaciones avanzadas en el laboratorio de química http://www.cva.itesm.mx/biblioteca/pagina_con_formato_version_oct/ap alibro.html

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