Secado 2009

Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos

ELEMENTOS DE SECADO CONSIDERACIONES GENERALES

GUILLERMO SALAMANCA GROSSO Profesor Asociado Departamento de Química Facultad de Ciencias

Universidad del Tolima Colombia

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El agua representa el constituyente más abundante en la mayor parte de los alimentos en estado natural a excepción de los granos.

La textura de los alimentos dependen de la asociación entre el agua y otros La textura de sin los alimentos dependen p cualidad de laesasociación entre el agua g de y otros constituyentes constituyentes, embargo esta también responsable su constituyentes, sin embargo esta cualidad es también responsable de su deterioro. deterioro. Universidad del Tolima Colombia

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Humedad > 25%

Fracción sólida no soluble

Fracción liquida Agua y solutos

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Humedad < 25%

Fracción sólida no soluble

Fracción gomosa Agua y solutos Alimento seco Modelo adsorbente Universidad del Tolima Colombia

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Calor específico:

Cantidad de calor necesaria para elevar en 1°C 1 Kg de agua. 4180 Jkg-1°C-1 Es el cuerpo con mayor calor específico. Esta propiedad cambia con la temperatura Es la propiedad que diferencia al agua de otros líquidos. temperatura. líquidos Se requiere de energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas de agua. El calor específico es de 2090 Jkg-1°C-1 para el hielo. Universidad del Tolima Colombia

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Calor l Latente:

Calor latente de trasformación. Calor necesaria para efectuar el cambio de estado de la unidad de masa a una temperatura y presión determinada. determinada El calor absorbido para generar el cambio en un sentido se libera en sentido contrario. 540 Kcal Kg-1. para el calor latente de Vaporización. Calor Latente de Fusión: 80 Kcal Kg‐1. para el hielo. Esta propiedad depende de la temperatura. temperatura Universidad del Tolima Colombia

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La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil. volátil Presión de vapor

Disolvente puro

Disolución

Este efecto es el resultado de dos factores: la disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre la aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor . Cuanto más soluto se añade, añade menor es la presión de vapor observada. Universidad del Tolima Colombia

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Presión osmótica  La presión osmótica es la propiedad coligativa más importante por sus implicaciones bioquímicas. Es responsable de la difusión y de la ósmosis. Por difusión se genera movilidad a través de membranas. Estas condicionan el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares. La presencia de una membrana separando dos medios diferentes impone restricciones al proceso de difusión (relación entre el diámetro de los poros de la membrana y el tamaño de las partículas disueltas)

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EL SECADO DE PRODUCTOS AGRICOLAS TRATAMIENTO DEL PRODUCTO EN SECADEROS DE AIRE CALIENTE

Secado con circulación superficial

Secado con circulación cruzada Universidad del Tolima Colombia

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Di Diagrama p psicrométrico i ét i

* El diagrama psicrométrico comprende varios gráficos superpuestos * Siempre grafica la humedad absoluta del aire en función de la temperatura de bulbo seco * Las evoluciones más importantes son las de hr constante y las de temp. sat. adiabática * Permite analizar el secado desde el lado del aire solamente

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•

Es la curva que indica la cantidad de agua retenida por un alimento li en función f ió de d la l humedad relativa de la atmósfera que le rodea. La isoterma de desorción para un producto dado y una t temperatura t d t determinada, i d no es superponible a la isoterma de adsorción. En teoría las dos curvas deberían seguir el mismo trazado pero los experimentos permiten demostrar que no siempre ocurre así. Ésta no coincidencia de las dos curvas se denomina Histéresis.

Las isotermas de sorción muestran la relación entre la actividad del agua (aw) y la humedad de equilibrio (Xe) contenida en un alimenticio a una temperatura y presión constante.

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1. Las humedades de seguridad de grano se establecen para una humedad relativa de equilibrio del 70% o menor.

2. Canto más aceite contiene el grano, menor resulta su humedad de seguridad

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Sistemas de secado y enfriamiento para conservación (soja, girasol, maíz)

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Proceso de Secado-enfriamiento convencional Grano húmedo (ej: 16%)

Aire caliente

Aire ambiente

S

S = secado con aire caliente E= enfriamiento “in situ”

E Grano seco (13%) y “frío”

Almacenamiento Al i t d de los granos

Características * Sistema de operación rápida y flexible. *Calentamiento más o menos brusco seguido g de enfriamiento brusco p provoca tensiones mecánicas *Esto aumenta susceptibilidad a rotura; *La rotura puede comprometer la calidad del aceite por exposición del mismo al aire, tendiendo a aumentar la rancidez (exacerbada por la aireación(?)) *La rotura, asimismo, aumenta la susceptibilidad al ataque fúngico y de insectos, a igual contenido de humedad que un grano íntegro. Universidad del Tolima Colombia

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SECADO CON AIRE NATURAL

SECADO DE MANI

Ta < 35°C Zona de aire apto para secado

Secado continuo “tipo Agrimaq” g q (Flujo Mixto)

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Granos

Aire

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Los sólidos a secar pueden tener diferentes estructuras : escamas, escamas gránulos, cristales, polvo, tablas, etc. Es por esto que comercialmente hay muchos tipos de secadores. La diferencia radica en la forma que se mueven los sólidos a través de la zona de secado, el grado de humedad y la forma que se transmite calor. Universidad del Tolima Colombia

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Secadora de flujo cruzado (versión “de columnas”)

Las columnas tienen entre 20 y 40 cm de espesor, según modelo.

VISTA EN PLANTA

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IRADI BETA E (1989) (DE Flujo cruzado PERGAMINO)) Características salientes: -Producción distribuida del flujo de aire mediante aspiración del lado de salida del aire -Construcción modular -Los módulos son de dos tipos, y se colocan alternados para cambiar el lado de ingreso del flujo de aire a la columna y emparejar el secado

Este modelo en particular tiene 4 columnas de secado

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Zmax La heterogeneidad g se produce por incidir el aire siempre del mismo lado en secado y por la falta de mezclado lateral de las capas del d l lecho l h

Presenta eficiencias térmicas de alrededor del 50% (1100-1200 k l/k alrededor kcal/kg, l d d de d 4,5-5 MJ/kg de agua evaporada) (Calor de vaporización p 600 kcal/lg, o 2,5 MJ/lg) 1/2 Zmax

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Secadoras CEDAR (Argentina) Quemadores y esquema de operación

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Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos Sistemas de secado en flujo mixto

Secadora de caballetes "tipo Eureka"

Secadora de persianas "tipo Mega"

Secadora circular "tipo Agrimaq"

Caballetes aguzados mejoran la distribución de aire

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Secado en contracorriente Secado continuo con enfriamiento en otro silo

Secado discontinuo con recirculación

Catálogos g empresa p SHIVVERS ESTADOS UNIDOS

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Secadora flujo concurrente Para arroz (Estados Unidos)

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Los secadores se clasifican según: 1. El método 1 ét d de d transmisión t i ió de d calor l a los l sólidos ólid húmedos hú d • Secadores directos o adiabático. • Secadores indirectos no adiabático. • Secadores diversos o mixtos. as características ca acte st cas de manejo a ejo y las as p propiedades op edades físicas s cas de del 1. las material mojado. • Secadores discontinuos o por lote lote. • Secadores continuos. • Secadores para sólidos granulares o rígidos y pastas semisólidas. i ólid • Secadores que pueden aceptar alimentaciones líquidas o suspensiones.

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El mecanismo del proceso de secado depende considerablemente de la forma de enlace de la humedad con el material: cuanto más sólido es dicho enlace, tanto más difícil transcurre el secado. Durante el secado se elimina, como regla, sólo la humedad enlazada con el material en forma físicoquímica y mecánica. mecánica Humedad de equilibrio: x*, Humedad del sólido cuando su presión de vapor se iguala i l a lla presión ió d de vapor d dell gas. E Es d decir, i h humedad d dd dell sólido cuando está en equilibrio con el gas. Humedad libre: x- x*, Es la humedad del sólido; que es la humedad que está en exceso con relación a la humedad de equilibrio. Es ésta que se p puede evaporar p y depende p de la concentración de la humedad q vapor en la corriente gaseosa.

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