Ms. Sc. Hilda Palma de Martini

Para qu removemos agua? Preservacin (disminuye Aw)

Inhibir bacterias, mohos y levaduras

Evitar reacciones qumicas deteriorativas.

Aligerar el transporte

Conveniencia (raciones militares, expediciones)

Concentrar sabores

Reduccin de masa y volumen: optimizar transporte, y almacenamiento

Sabor, color, textura, bouquet,

Operacin Unitarias comnmente usadas para remover agua.

Evaporacin

Deshidratacin

Liofilizacin

DESHIDRATACIN O SECADO Operacin Unitaria de transferencia de masa de

contacto gas-slido.

La fuerza impulsora para que se produzca la transferencia de masa es la diferencia de contenido de agua (humedad entre el slido y el gas que se pone en contacto con el slido)

Cuando estas dos presiones se igualan, se dice que el slido y el gas estn en equilibrio y el proceso de secado cesa.

El proceso de secado comprende tres etapas muy importantes: Pre-tratamientos

Secado

Empaque y Almacenamiento

Caractersticas generales de la deshidratacin Tipos de materiales para la deshidratacin

Pedazos de alimentos, alimentos enteros

Pequeas gotas de lquido del producto

Prdida de agua

Transporte molecular (difusin) dentro del producto a ser concentrado

Transferencia de masa convectiva de la superficie del fluido al medio de secado

Caractersticas generales de la deshidratacin Caractersticas de los productos concentrados

Contenido de agua tpicamente del 10%

Producto es slido o un polvo

Formas de operacin

Por lotes, operacin de estado inestable utilizada en escala comercial para alimentos slidos

Productos lquidos se secan en operacin continua para producir polvos

Productos deshidratados comunes Frutas y nueces: pasas, pia, albaricoques, manzana

Polvos de jugos de frutas

Vegetales: cebollas, papas, zanahorias, arverjas

Carnes: res, pescado

Productos lcteos: leche descremada, leche entera, polvos de queso, suero de leche en polvo, lactosa

Caf y t

Polvo de huevo

Pastas

Azcares refinadas: sacarosa, lactosa, glucosa y fructosa

Granos: arroz, trigo

Enzimas, levaduras, etc.

Deshidratador de bandejas

Pre-tratamientos comunes Seleccin de materiales de la mejor calidad.

Limpieza del material.

Pre-tratamientos que ayudan a secar mejor y ligan agua qumicamente:

Adicin de salmueras a pescado o carne de res

Adicin de soluciones de sacarosa

Pre-tratamientos para evitar prdida de color en frutas y verduras:

Escaldado

Adicin de sulfitos

Adicin de soluciones con vitamina C

Cuando se seca un slido se producen dos procesos fundamentales y simultneos:

- Transmisin del calor para evaporar el lquido.

- Transferencia de masa en humedad interna y lquido evaporado.

Factores:

Factores a tomar en cuenta

Externos: resistencia a la transferencia de calor y de masa de la capa lmite del gas, Internos: transferencia de calor y de masa a travs del slido

Transferencia de calor Es independiente del mecanismo de transmisin de

calor el cual puede ser por conduccin, conveccin, radiacin o una combinacin de cualquiera de estos, el calor tiene que pasar primero a la superficie exterior y luego ser cedido a otro fluido.

Secado por conveccin : el calor necesario para la evaporacin del lquido se transmite por un agente gaseoso o un vapor que pasa por encima del slido o lo atraviesa.

Secado por conduccin : el producto que debe secarse se encuentra en recipientes calentados o se desplaza por encima de estos. El calor tambin se difunde en el slido a travs de la conductividad del propio slido

Secado por radiacin: el calor se transmite por las superficies radiantes prximas.

Tipos de secado

Secado dielctrico: la energa es generada en el interior del propio material mediante un campo electromagntico de alta frecuencia en la zona de microondas 300 MHz y 300 GHz

Secado por sublimacin: el producto se congela y luego por condiciones especiales de presin (generalmente vaco) el agua congelada pasa directamente al estado gaseoso sin pasar por el estado lquido.

Movimiento de la humedad dentro del slido.

Cuando se produce la evaporacin superficial, debe haber un movimiento de humedad desde las profundidades del slido hacia la superficie.

Proceso de secado Depende considerablemente de la forma de enlace de

la humedad con el material: Qumico .

fsico-qumico

fsico- mecnico

Agua qumicamente ligada Proporciones estequiomtricas

No puede ser eliminada por secado

Agua ligada mecnicamente Puede ser de dos tipos:

humedad de los macrocapilares . Capilares con radio medio > 10-5 cms

Humedad de los microcapilares. Capilares con el radio menor de 10-5 cm

fsico- mecnico

Agua ligada Fsico-Qumicamente Humedad ligada osmticamente (de hinchamiento).

dentro de las clulas del material.

Humedad por adsorcin: sobre la superficie y en los poros del material. Requiere para su eliminacin un gas con una energa considerablemente mayor que la utilizada para eliminar la humedad de hinchamiento.

DEFINICIONES IMPORTANTES Humedad libre: Es la humedad del slido; que es la

humedad que est en exceso con relacin a la humedad de equilibrio. se puede evaporar y depende de la concentracin de vapor en la corriente gaseosa

Humedad de equilibrio: presin de vapor se iguala a la presin de vapor del gas.

Curva de velocidad de secado vs humedad.

Humedad libre Kg h20/ kg SS

Velocidad de secado Kg h20/ m2 h

Etapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del slido . El slido se calienta desde la temperatura ambiente hasta que se alcance el equilibrio entre el enfriamiento por evaporacin y la absorcin de calor de los gases.

Etapa B-C: Primer perodo de secado o perodo de velocidad constante; se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones externas. No higroscpico.

Etapa C-E: Es el segundo perodo de secado o perodo de velocidad de secado decreciente; donde se evapora la humedad ligada del material y predominan las condiciones internas o las caractersticas internas y externas simultneamente.

La humedad en el punto C de la grfica a la cual se cambia del primero al segundo perodo se llama humedad crtica. Depende del tipo del material y de la relacin de secado en el primer perodo.

Tipos de Clasificacin de equipos Mtodos de operacin: Continuos Discontinuos.

Mtodos de propiciar el calor necesario para la evaporacin de la humedad: directos e indirectos (se dividen en continuos y discontinuos)

Naturaleza de la sustancia a secar: slidos rgidos, slidos flexibles, slidos granulares.

Efectos del secado en la calidad de los alimentos En general el agua que se remueve durante el

procesamiento de alimentos no puede reemplazarse de exactamente la misma forma, para lograr un producto igual al original.

Prdida del sabor original, se remueven los compuestos voltiles que generan el sabor junto con el agua que se quita. Se generan sabores extraos por las reacciones de maillard (pardeamiento no enzimtico).

Degradacin de vitaminas y proteinas.

Se debe elegir el mejor proceso para evitar estos efectos.

Factores que influencian el secado Condiciones presentes durante el secado

Temperatura

Velocidad del aire de secado

Humedad relativa

presin

La naturaleza del producto a secar

rea superficial

Orientacin de los constituyentes

Estructura celular

Tipo y concentracin de los solutos

Empaque de alimentos deshidratados Los alimentos deshidratados son propensos al ataque de

insectos y a la reabsorcin de agua por lo que deben ser empacados apropiadamente.

Debe asegurarse que antes de empacar el producto este este a temperatura ambiente y no este caliente.

Tratar de empacar en tamaos que se utilicen por completo ya que una vez abierto el empaque va a recuperar humedad.

Utilice barreras adecuadas contra la humedad, el polietileno no funciona para este propsito.

La temperatura baja y la ausencia de luz son ideales para el almacenamiento de estos productos.

Evaporacin Operacin unitaria empleada para remover parcialmente

por ebullicin agua de los alimentos lquidos. La separacin de agua o concentracin de slidos se logra por la diferencia de volatilidades

La velocidad la determina la velocidad de transferencia de calor a los alimentos y la velocidad de transferencia de masa de vapor a partir de los alimentos.

El vaco es preferible ya que hay menor degradacin de los nutrientes por las temperaturas ms bajas que se manejan

Evaporadores Tipos de evaporador:

Batch

Pelcula ascendente: residencia (3-4 min)

Pelcula descendente: residencia (20-30 s)

Pelcula ascendente/descendente

Circulacin forzada

Pelcula agitada: fluidos muy viscosos

Pueden ser de simple o mltiple efecto, la diferencia consiste en la reutilizacin de los vapores obtenidos, en un siguiente paso para calentar otro evaporador.

Simple efecto

Mltiple efecto

BATCH

Pelcula ascendente

Pelcula descendente

Pelcula ascendente/descendente

Circulacin forzada

Pelcula agitada

Liofilizacin Es un mtodo de conservacin de alimentos en el cual

se deshidrata al alimento mediante el vaco.

Este procedimiento se utiliza sobre todo en la leche infantil, sopas, caf, infusiones.

Despus de una rehidratacin, su valor nutritivo y sus cualidades organolpticas son prcticamente las mismas que las del alimento fresco. El alimento liofilizado slo tiene un 2% de agua.