Secado por atomización

Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas Fisicoquímicas de Alimentos

Kelly Carol Carolina ina Bote Bot ero Ruda Programa Ingeniería Ingeniería Agroinds Agro indsutri utrial al Universidad del Tolima Colombia


El secado es un proceso de conservación que permite eliminar una gran cantidad de agua del alimento impidiendo cualquier actividad microbiana o enzimática que deteriore el producto. El proceso de secado surge debido a la necesidad de poder consumir alimentos que en cierta época del año no se cosechan o producen y que por su composición química son susceptibles a descomponerse.

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En la actualidad los métodos de secado desarrollados tienen gran auge tanto en la industria química y de transformación como en la de alimentos.

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Entre los equipos de secado más comúnmente utilizados se encuentran los secadores de tambor, secadores rotatorios, secador de túnel, de banda, de lecho fluidizado y de aspersión, entre otros.

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Universidad del Tolima Colombia


El secado por aspersión es la operación unitaria en la que se transforma un producto ó alimentación desd desdee un esta estaddo líqu líquid idoo hast hastaa un estado en forma pulverizado. Es un proceso prácticamente instantáneo de roduci rod ucirr un sóli sólido do sseco eco a art artirir ddee una una alim alimen enta taci ción ón flui fluida da,, sien siendo do el aire aire caliente el medio que suministra el calor necesario para la evaporación y a m smo empo e acarrea or e agua eliminada.

Atomización de la alimentación Contacto con el medio caliente Secado hasta el punto deseado ecup ecuper erac ac n e producto final



Similar al secado en lecho fluidizado, a la atomización súbita ranular or aglomeración, por absorción, por reacción ES UNA OPERACIÓN DE PROCESADO DE PARTICULAS SUSPENDIDAS. La gran diferencia son las características del alim limento tiem o de residencia cia tamaño de la partícula.

ciclo abie ciclo abiertrtoo , aunq aunque ue exist existen en tamb tambié iénn unidades de circuito cerrado. Universidad del Tolima Colombia

Lecho fluidizado: o o 1 a 300 min 10 a 3000 µm Atomización: Fluido en gotas 5 a 100 seg


Alto rendimiento, realizados en segundos

Buena presentación e pro uc o Proceso continuo y constantemente

Requiere solo

Ventajas Homogeneidad ea producción

erm e usar usar altas temperaturas sin afectar las cualidades del producto

Costos de instalación

Desventajas

Manejo del aire agotado

Calor residual Universidad del Tolima Colombia


Temperatura de entrada y salida

Cauda del aire

Caudal de la bomba dosadora

Concentración del producto

Un punto importante es el tipo de horno a ser utilizado, que pueden ser: DIRECTO: Utiliza los mismos gases de combustión de combustibles líquidos o gaseosos para calentar el aire de secado. Esta mezcla entra en contacto con el producto. 

INDIRECTO: Utiliza cualquier fuente térmica para calentar el aire de secado que a través de un intercambiador de calor calienta el mismo. En el secador con .

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La clase de atomizador a utilizar también es un parámetro que puede influir en el secado por atomización debido a que este define como, con que velocidad y en ue cantidad entra la alimentación a la l a cámara de secado.

Ener Ener ía centrifuga Rotatorio (Boquilla, disco o paletas)

Ener Ener ía de presión

presión

nerg nerg a c n ca

neumática


nergg a s n ca ner

Boquilla sónica


Atomizador centrifugo: Consiste en un disco que gira al extremo de un eje. , giran a 50.000 50.000 rpm a ruedas ruedas de 76 cm que giran giran a 3.450 rpm. Pueden Pueden producir producir partículas muy finas pero también gruesas, trabajar con líquidos viscosos y a velocidades lentas. 

Atomizador a presión: El liquido se bombea a presión alta a través de un orifico e ueño formando formando una niebla niebla de de li uido en forma de cono hueco. hueco. 

Atomizador Atomizador neumático: neumático: Utiliza una alta velocidad del gas que permite crear uerzas e r cc n e eva a qu que ca causa a ro ro ura e qu o en en go go as. s e mecanismo usa como medio gaseoso aire y vapor.

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No puede mecánicamente

Son sensibles a a tas temperaturas

No puede exponerse a

Contenido ultrafino

prolongados



Lácteos

Farmacéuticos

Huevos

Leche Suero Caseinatos

Huevo entero Yema Clara de huevo

Subproductos Sangre Matadero Extracto de carne Gelatina

Vitaminas Antibióticos Otros

er zan es Cerámica Café

Cereales

Almidón Gluten Proteína

Plásticos Melanina Resinas

e ergen es Minerales Curtientes



2 - Tanque de alimentación 3 - Filtro de roducto 4 - Bomba dosadora 5 - Conjunto de alimentación 6 - Atomizador completo 1 - Quemador completo 8 - Conducto de aire caliente 9 - Dis Dis ersor de air airee caliente caliente 12- Conductos interconector 13 - Ciclón de recuperación 14 - Ventilador de aspiración 20 - Lavador de gases 25 - Salida del producto Universidad del Tolima Colombia




Interacci Interacción ón entre entr e la lass gotas go tas y el aire de secado: secado: aire depende del tamaño de la misma, la forma y densidad. El movimiento del aire también influye y este se clasifica según el diseño del secadero. El movimiento de atomización se puede expl xplica icar para una simple gota especificando las fuerzas que actúan sobre esta:

on e es e metro e a gota, es e co coe c ente e arrastre, es a ve oc a relativa de la gota con respecto al aire, A es el área de la gota, ρ es la densidad del aire. Universidad del Tolima Colombia












RECONSTITUCIÒN DE PRODUCTOS PRODUCTOS ATOMIZADOS: Las Las prop propie ieda dade dess inst instan antá táne neas as de los los prod produc ucto toss atom atomiz izad ados os incl incluy uyen en la capacidad del polvo de disolverse en agua. 

superficie. Sumergibilidad: Capacidad de la partícula de sumergirse en agua después que a s o ume ec ec a.

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Dispersibilidad: Capacidad de un polvo de ser distribuido a lo largo de agua sin formación formación de rumos. rumos.

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Solubilidad: Velocidad de disolución o la solubilidad total. t otal.



1. Obte btención nción y almacenamiento de Palta (Aguacate) (Aguacate) en en pol polvo vo

. Cebada Ce bada verde mediante secado por p or aspersión Universidad del Tolima Colombia


M. Schwartz¹, J.A. Olaeta², P. P. Undurraga² y M. Sepúlveda¹ 1Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Agronómicas. Agronómicas. Dpto. Agroindustria Agroindustria y Enología. . .

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,

.


RESUMEN Con el objeto de disponer de un producto derivado de la palta, de menor volumen y peso que el fresco, apilable, que no se oscurezca durante el almacenamiento ni por simple exposición al aire, se ensayó el secado por . En este trabajo se pretende estudiar las condiciones de operación de un atomizador (spray dryer) para producir palta en polvo, sin que su color típico verde se altere por las altas temperaturas aplicadas y que sea reconstituible por adición de agua. Palabras claves: Palta – Secado por atomización - Reconstitución



INTRODUCCIÒN nutritivas, que se deteriora fácilmente si su pulpa es expuesta al aire o al calor. El proc proces esam amie ient ntoo de esta esta frut frutaa pres presen enta ta cier cierto toss obst obstác ácul ulos os como como el pardeamiento enzimático, el deterioro microbiológico y la generación de olores y sabores extraños como resultado de la aplicación de tratamientos térmicos, factores que limitan la conservación de la palta mediante la aplicación de .

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El secado por atomización atomización permite emplear emplear altas temperaturas temperaturas por un corto tiempo y secar productos termolábiles. En relación a la pulpa de palta, ésta es ev en emen e se sens e a ca or, po por o qu que e uso e s a ecno og a pu pue e permitir obtener un producto de calidad y comercializable.

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MATERIALES MATERIAL ES Y MÈTODOS MÈTODOS Se tra traba o con so sollucion iones de ul a de alta lta a las las ue se a re aro aron aditivo ivos. Además, se emplearon distintos pre-tratamientos con el objetivo de encontrar las mejores condiciones de secado en spray para la palta. 

Pulpa de aguacate

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Acidulante

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Propionato de cálcio

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Glutamato monosódico

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Coadyuvante de secado: Maltodextrina

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Spray dryer Universidad del Tolima Colombia


Condiciones de operación:

(1): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante , , , glutamato monosódico. (3): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante, 300 ppm propionato de calcio (4): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante, 200 ppm BHA, 2% coadyuvante Universidad del Tolima Colombia


Metodología 100 kg

60 kg

Selección manua ma er a prima

ava o

Troceado y extr extrac acci ción ón de semilla y cascara

Filtración en tamiz

Mezclado con aditivos

Pulpado

15 kg

Secado Spray

Envasado

Almacenamiento



RESULTADOS , manera que el fenómeno de pardeamiento enzimático no se pone de manifiesto debido a que la velocidad con que podría ocurrir es menor al tiempo que se requiere para eliminar el agua y transformarse en polvo. La humedad es del orden de 1%, lo que evidencia que la reducción de la actividad de agua explica su estabilidad química y microbiológica. Esto sugiere de

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humedad. La evaluación físicoquímica y microbiológica del producto en polvo, al tiempo cero, n ca ausen senc a e m croorgan sm smoos pat gen genos y un recu recueento tota e bacterias dentro de los límites estimados para productos alimenticios en polvo. 



Almacenamiento: El producto obtenido en todas las experiencias se almacenó en condiciones , . días por un período de 2 meses. No se observó gran diferencia en los resultados de las muestras almacenadas en frío v/s v /s aquellas guardadas a temperatura ambiente. 

Humedad

Los Los valo valore ress del del cont conten enid idoo de hume humeda dadd del del prod produc ucto to obte obteni nido do se ma mant ntie iene nenn , contenido de humedad residual. 

Lípidos

Tendencia a que disminuyan durante el almacenamiento, tanto en refrigeración como a temperatura ambiente, esto debido a la oxidación que sufren los ácidos rasos roducto roducto del tratamiento tratamiento térmico térmico ue se usó. Universidad del Tolima Colombia


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Índice de peróxidos

bajos a los obtenidos anteriormente, pero van aumentando gradualmente durante el almacenamiento. 

Reconstitución y color

Con relación a la reconstitución, ésta sigue siendo buena y con respecto al color , produciéndose una decoloración total de él frente a estas condiciones. Por el contrario, almacenado en oscuridad, el color se mantiene sin alteraciones durante el período de almacenamiento.



Caracterización y almacenamiento de la pasta deshidratada



CONCLUSIONES La palta en polvo obtenida tuvo un color verde típico, sin manifestaciones de pardeamiento. 

Durante el almacenamiento de 60 días, tanto a temperatura ambiente como en régimen de refrigeración el producto conservó el color verde y su capacidad de reconstitución con agua. 

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El contenido en aceite es superior al 50% (b.s.) .



C. García Gutiérrez; M.B Gonzales Maldonado; L.A Ochoa Ochoa Martínez; H. Medrano Roldan. Instituto tecnológico de Durando - Sociedad Mexicana de Nutrición y Tecnología de alimentos.

Ciencia Tecnolo ía Alimentaria, Vol. 4, 2004. Universidad del Tolima Colombia


RESUMEN La cebada tiene un alto valor nutritivo. El secado por aspersión ha sido usado como una técnica para encapsular alimentos conservando sus p r o p e a e s nu r c o na e s . o e v o e r a a o es e v a u a r a s condiciones de operación del secado para obtener un polvo microencapsulado a partir de cebada. Se determino el contenido de , , , , rehidratación. , aspersión.


,


INTRODUCCIÓN La cebada verde como planta tiene un alto valor nutritivo, ya que contiene , , , , minerales. Una forma de conservar estos nutrientes es por microencapsulación por secado por aspersión. 

Dentro de los parámetros mas importantes a controlar están: la temperatura de entrada y salida del aire, el flujo de alimentación, el tiempo de residencia y el acondicionamiento de la materia prima.

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En la industria alimentaria se utilizan diferentes materiales como agentes encapsulantes, tales como: carbohidratos, esteres, gomas, lípidos, proteínas y materi materiale aless ino inorgá rgánico nicos. s. Dentro Dentro de los carbohid carbohidrato ratos, s, las maltodex maltodextrin trinas as son mpor mp or an es para para a prep prepar arac ac n e ugos ugos que que van a ser ser seca seca or por por asp asper erss n, ya que son incoloras, inodoras y de baja viscosidad; además permite la formación de polvos de libre flujo sin s in enmascarar el sabor original. 



MATERIALES MATERIALES Y M TODOS TODOS Obtención ón ddel el jugo de d e cebada cebada:: • Obtenci La ce ceba bada da fue fue ob obte teni nida da de un cu cultltiv ivoo inor inor ánic ánicoo co cose sech chad adaa en su eta eta fenológica a una altura aproximada de 40 cm. • Caracterización del jugo de cebada:

e e erm no ume a , p , co or , a , me an e un co or me ro, s solubles por medio de un refractómetro, cenizas por métodos de la AOAC proteínas, azucares totales y minerales. Secado cado por aspersi aspersión: ón: • Se

El jugo se obtuvo exprimiendo las hojas de cebada a las cuales se elimino la raíz, se lavaron con una solución de cloro al 1% y agua. Se uso un extractor y a , . a cabo en un secador por aspersión a escala planta piloto con atomizador rotatorio.


• Diseño experimental:

Se uso un diseño experimental de bloques al azar con arreglo factorial 3³ con tres tres re etic eticio ione nes. s. Los Los trat tratam amie ient ntos os las las vari variab able less inde inde endi endien ente tess fuer fueron on:: temperatura de entrada (120, 140 y 160 ºC), flujo de alimentación (9, 11 y 13 ml) y concentración de maltodextrina ( 1, 3 y 5%). La temperatura de salida vario entre 70 y 80 ºC y la presión de aire fue de 4 Kg/cm². La variables dependientes eva ua as ue ueron: ume a , n ce e nso u a , spers a y empo e humedecimiento. Los datos fueron analizados en el programa STATISTICA mediante un análisis MANOVA y una un a prueba pr ueba Tukey. • Caracterización del polvo de cebada:

,

, , Además se determinaron las siguientes propiedades: humedecimiento, índice de insolubilidad y dispersabilidad. Universidad del Tolima Colombia

tiempo

. de


RESULTADOS

Composición fisicoquímica del juego fresco de cebada c ebada



Caracterización del polvo de cebada: 

considerablemente en los resultados de humedad obtenidos. La menor humedad que se presento fue de 3.68& ± 0.10% a las siguientes condiciones de secado: temperatura de entrada de 140ºC, flujo de alimentación de 11 ml/min y contenido de maltodextrina del 1%. Mientras que la mayor humedad fue de 9.69% ± 0.03% a una temperatura de entrada de 160ºC, 13 . Color: El valor mas alto del componente cromático a* fue de -7.05 ± 0.06 lo cual corresponde a un polvo con un color verde oscuro obtenido a temperatura e a re e e n r a a e , u o e a men ac n e m m n y e maltodextrina maltodextrina.. A una una temperatura temperatura de 140ºC se obtuvieron obtuvieron polvos polvos con un color verde similar al del jugo fresco de cebada. 



Proteínas: El jugo presento un contenido de proteínas del 13.04% mientras que la cebada en polvo tuvo un valor máximo de 19.72%. La micr microe oenc ncap apsu sula laci ción ón por por seca secado do por por aspe aspers rsió iónn favo favore reci cióó el cont conten enid idoo de .

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Azucares: Al igual que las proteínas, el contenido de azucares se concentro debido a la liberación de agua, pasando de 4.91% en el jugo a 10.28% en el polvo.

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Minerales:

El polvo microencapsulado de cebada contiene minerales necesarios para cubrir el a orte diario de minerales minerales recomendado recomendado or la FAO. Universidad del Tolima Colombia


r o p e a es es e r e

r a ac n e po po v o :

Tiempo de humedecimiento: El tiempo necesario para que los polvos de dis er ersaran en a ua fue de 0.36 h en romedio. Los olvos con ma or cont conten enid idoo de ma maltltod odex extrtrin inaa pres presen enta taro ronn ma mayo yorr aglo aglome mera rami mien ento to en sus sus partículas y se humedecieron mas lentamente.

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n ce c e e ns ns o u a : n ca e vo umen en en m e se se men o qu que se obtiene cuando un producto solido es reconstituido en agua. Los polvos con mayor contenido de humedad presentaron mayor índice de partículas insolubles, ya que las partículas se aglutinas aglutinas con mayor facilidad. facilidad. Igualmente las muestras con con ma mayo yorr cont conten enid idoo e malto altode dext xtririna na pres presen enta taro ronn ma mayo yore ress indi indice cess de insolubilidad. mostraron porcentajes de dispersabilidad mayores (68.29%) lo cual es favorable en el momento de reconstituir un polvo y obtener un jugo con características similares al jugo de cebada fresco. Universidad del Tolima Colombia


CONCLUSIONES De acuerdo a las condiciones de secado, se tiene que a una temperatura de 140ºC del aire de entrada al secador, flujo de alimentación de 11ml/min y un contenido contenido de maltodextrin maltodextrinaa del 1% se obtuvo un polvo microencapsul microencapsulado ado con 3,68% de humedad, la cual es recomendada para productos en polvo. 

A esta misma temperatura se obtuvieron polvos con un color verde similar al jugo fresco de cebada. 

El polvo de cebada presento un contenido de proteínas, azucares y minerales adec adecua uado doss para para ser ser consi conside dera rada da como como una una posib posible le bebi bebida da ener energé gétitica ca con con un porcentaje de nutrientes indispensables para brindar un aporte diario recomendado or la FAO. A 140ºC de aire de entrada fue favorable reconstituir el polvo y obtener un producto con caracteristicas similares al jugo de cebada fresco.

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El secado por aspersión ofrece la ventaja de un secado extremadamente rápido para los productos sensibles al calor, un tamaño y densidad de la partícula de producto que son controlables dentro de ciertos límites y costos relativamente bajos , .

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El corto tiempo de secado requiere un mezclado efectivo del gas y el atomizado; debido a la gran cantidad de intentos por conseguirlo, existe una gran cantidad de diseños de las cámaras de aspersión.

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Con el spray dryer se tiene la opción de realizar una producción masiva y , . permite manejar el proceso bajo condiciones asépticas y admite una amplia gama de productos a secar . 



Proceso ultra rápido (tiempo residencia del producto entre 10 y 30 segundos) que genera menores costos, debido a que el producto no requiere de otros procesos y su presentación queda lista para la distribución.

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Fácil dosificación en procesos industriales.

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E ui o fáci fácill de de mane mane ar

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Muy poca variación en las propiedades organolépticas

ango e pro uc o es e po vo mpa pa e as a granu a o pasan o por polvos finos


Secado por atomización

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