Secado 2009

Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos

ELEMENTOS DE SECADO CONSIDERACIONES GENERALES

GUILLERMO SALAMANCA GROSSOProfesor Asociado

Departamento de Química Facultad de Ciencias

Universidad del Tolima Colombia


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

La textura de los alimentos dependen de la asociación entre el agua y otrosconstituyentes sin embargo esta cualidad es también responsable de suLa textura de los alimentos dependen de la asociación entre el agua y otrosconstituyentes, sin embargo esta cualidad es también responsable de sudeterioro.

p g yconstituyentes, sin embargo esta cualidad es también responsable de sudeterioro.



Humedad > 25%

Fracción sólida no solubleno soluble

Fracción liquida Agua y solutos



Humedad < 25%

Fracción sólida no soluble

Fracción gomosaFracción gomosa Agua y solutos

Alimento secoModelo adsorbente


Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de AlimentosCalor específico: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 latemperatura Es la propiedad que diferencia al agua de otros líquidos Setemperatura. Es la propiedad que diferencia al agua de otros líquidos. Serequiere de energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generanentre las moléculas de agua. El calor específico es de 2090 Jkg-1°C-1 para elhielo.

Universidad del Tolima Colombiahielo.


lCalor Latente:

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

Universidad del Tolima ColombiaEsta propiedad depende de la temperatura.


La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade unsoluto no volátilsoluto no volátil.

Presión de vapor Disolvente puro Disolución

Este efecto es el resultado de dos factores: la disminución del númeroEste efecto es el resultado de dos factores: la disminución del númerode moléculas del disolvente en la superficie libre la aparición de fuerzasatractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente,dificultando su paso a vapor Cuanto más soluto se añade menor es ladificultando su paso a vapor . Cuanto más soluto se añade, menor es lapresión de vapor observada.



La presión osmótica es la propiedad coligativa más

Presión osmótica

La presión osmótica es la propiedad coligativa másimportante por sus implicaciones bioquímicas. Esresponsable de la difusión y de la ósmosis.

Por difusión se genera movilidad a través de membranas. Estas condicionanel paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares. La presencia deuna membrana separando dos medios diferentes impone restricciones aluna membrana separando dos medios diferentes impone restricciones alproceso de difusión (relación entre el diámetro de los poros de la membranay el tamaño de las partículas disueltas)



EL SECADO DE PRODUCTOS AGRICOLASEL SECADO DE PRODUCTOS AGRICOLAS

TRATAMIENTO DEL PRODUCTO EN SECADEROSTRATAMIENTO DEL PRODUCTO EN SECADEROSDE AIRE CALIENTE

Secado con Secado con circulación superficialcirculación superficial

Secado con circulación Secado con circulación cruzadacruzada



Di p i ét iDiagrama psicrométrico

* El diagrama psicrométrico comprende varios gráficossuperpuestos

* Siempre grafica la humedadabsoluta del aire en funciónde la temperatura de bulbo seco

* Las evoluciones más importantesson las de hr constante y las de temp. sat. adiabática

* Permite analizar el secadodesde el lado del aire solamente



• Es la curva que indica lacantidad de agua retenida por

li f ió d lun alimento en función de lahumedad relativa de laatmósferaque le rodea.

La isoterma de desorción paraun producto dado y unat t d t i dtemperatura determinada, noes superponible a la isotermade adsorción.

En teoría las dos curvasdeberían seguir el mismotrazado pero los experimentostrazado pero los experimentospermiten demostrar que nosiempre ocurre así.

Las isotermas de sorción muestran larelación entre la actividad del agua(aw) y la humedad de equilibrio (Xe)

Ésta no coincidencia de las doscurvas se denomina Histéresis.

(aw) y la humedad de equilibrio (Xe)contenida en un alimenticio a unatemperatura y presión constante.



1. Las humedadesde seguridad de granose establecen para unahumedad relativa deequilibrio del 70% oequilibrio del 70% omenor.

2. Canto más aceitecontiene el grano,menor resulta sumenor resulta suhumedad de seguridad



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



Proceso de Secado-enfriamiento convencional

SAire

Grano húmedo (ej: 16%)

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

Al i t dEAire ambiente Grano seco (13%) y “frío”

Almacenamiento de los granos

Características* Sistema de operación rápida y flexible.*Calentamiento más o menos brusco seguido de enfriamiento brusco provoca g ptensiones 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(?))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.



SECADO CON AIRE NATURAL SECADO DE MANI

Ta < 35°C

Zona de aire apto para secado

Ta < 35°C

Granos

Secado continuo“tipo Agrimaq”

Aireg q

(FlujoMixto)



Los sólidos a secar pueden tener diferentes estructuras : escamasLos sólidos a secar pueden tener diferentes estructuras : escamas,gránulos, cristales, polvo, tablas, etc. Es por esto quecomercialmente hay muchos tipos de secadores. La diferencia radicaen la forma que se mueven los sólidos a través de la zona deen la forma que se mueven los sólidos a través de la zona desecado, el grado de humedad y la forma que se transmite calor.



Secadora de flujo cruzado(versión “de columnas”)

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

VISTA EN PLANTA



IRADI BETA E (1989) (DE PERGAMINO)Flujo cruzado)

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 delcambiar el lado de ingreso del flujo de aire a la columna y emparejar el secado

Este modelo en particular tiene 4 columnas de secado



La heterogeneidad se

0 Zmax

gproduce por incidirel aire siempre del mismo ladoen secado yen secado y por la falta de mezclado lateralde las

d l l hcapas del lecho

Presenta eficiencias térmicas de alrededor del 50% (1100-1200k l/k l d d dkcal/kg, alrededor de 4,5-5 MJ/kg de agua evaporada) (Calor de vaporización 600

1/2 Zmax

pkcal/lg, o 2,5 MJ/lg)



Secadoras CEDAR (Argentina)

Quemadores y esquema de operación



Sistemas de secado en flujo mixto

Secadora de caballetes "tipo Eureka"

Secadora de persianas Secadora circular "tipo Agrimaq""tipo Eureka" "tipo Mega" "tipo Agrimaq"

Caballetes aguzados mejoranla distribución de aire



Secado en contracorriente Secado discontinuo con recirculacióncon recirculación

Secado continuo con enfriamiento en otro silo

Catálogos empresa SHIVVERSg pESTADOS UNIDOS



Secadora flujo concurrente Para arroz (Estados Unidos)



Los secadores se clasifican según:

1 El ét d d t i ió d l l ólid hú d1. El método de transmisión de calor a los sólidos húmedos• Secadores directos o adiabático.• Secadores indirectos no adiabático.• Secadores diversos o mixtos.

1. las características de manejo y las propiedades físicas del as ca acte st cas de a ejo y as p op edades s cas dematerial mojado.

• Secadores discontinuos o por lote• Secadores discontinuos o por lote.• Secadores continuos.• Secadores para sólidos granulares o rígidos y pastas

i ólidsemisólidas.• Secadores que pueden aceptar alimentaciones líquidas o suspensiones.



El mecanismo del proceso de secado depende considerablemente dela forma de enlace de la humedad con el material: cuanto más sólidola forma de enlace de la humedad con el material: cuanto más sólidoes dicho enlace, tanto más difícil transcurre el secado. Durante elsecado se elimina, como regla, sólo la humedad enlazada con elmaterial en forma físicoquímica y mecánicamaterial en forma físicoquímica y mecánica.

Humedad de equilibrio: x*, Humedad del sólido cuando su presión dei l l ió d d l E d i h d d d lvapor se iguala a la presión de vapor del gas. Es decir, humedad del

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 la humedad que se puede evaporar y depende de la concentración de q p p y pvapor en la corriente gaseosa.


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