Jhoana Trabajo de Secado

8/6/2019 Jhoana Trabajo de Secado

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5.1 Conceptos y caractersticas del secado y sus relaciones de

transferencia de energa y masa.

HISTORIA

Se desconoce cundo se comenz a almacenar y conservar alimentos para poderingerirlos sin que se estropearan. Aunque los cazadores recolectores se desplazaban

buscando alimento y mejores refugios, la verdadera necesidad comenz durante el

neoltico. A partir de sta poca, el aumento de la poblacin oblig a utilizar la ganadera

y la agricultura como sostn de las sociedades, con lo que haba que almacenar grandes

cantidades de alimentos para los tiempos de escasez. Los excedentes de las buenas

cosechas se intercambiaban con otros productos de los pueblos lejanos.

El secado, ahumado, curado y salado han sido procesos de conservacin muy comunes

desde tiempos muy remotos. Segn las zonas geogrficas se utilizaban unos y otros,

pues no es lo mismo intentar secar carne o pescado en frica que en el norte de Europa,

donde ahumaban ms alimentos. En Mesopotamia era comn el secado y en las costeras

la salazn.

El secado se realizaba al aire libre, al solo en un lugar cerrado bajo la accin del sol. En

las regiones rticas de Amrica se realizaba el secado de la carne y luego se reduca a

polvo. Tambin se realizaba el secado del pescado en muchas regiones. Los cereales

tambin hay que secarlos, as como otras plantas, dejndolos al aire libre. El ahumado,de todo tipo de animales, no ha sido tan frecuente como el secado. Las zonas donde ms

se ha realizado son en Europa, Amrica del Norte y Polinesia. C onsiste en colocar

colgados los restos de los animales bajo una hoguera que despida mucho humo.

CONCEPTOS

El secado es una operacin en la cual se elimina parcial o totalmente, por evaporacin, elagua de un slido o un lquido.

El producto final es siempre slido lo cual diferencia el secado de la evaporacin. Enesta ltima, aunque hay eliminacin de agua, se parte siempre de un lquido para obtenerun concentrado lquido.

Aun cuando el objetivo principal no sea secar un alimento, el secado puede producirsecuando se efectan otras operaciones de tratamiento o conservacin.

Secado generalmente se refiere a la remisin del liquido de un solido por evaporacio.(Perry, 1984).


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La operacin de secado es una operacin de transferencia de masa de contacto gas-

slido, donde la humedad contenida en el slido se transfiere por evaporacin hacia la

fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presin de vapor ejercida por el slido

hmedo y la presin parcial de vapor de la corriente gaseosa.

Cuando estas dos presiones se igualan, se dice que el slido y el gas estn en equilibrio

y el proceso de secado cesa.

CARACTERSTICAS DEL SECADO

1.- Conservacin para prolongar vida de anaquel .

2.- Reduccin de peso y volumen para facilitar empaque y transporte.

3.- Presentacin de alternativas de consumo .

RELACIONES DE TRANSFERENCIA DE ENERGA Y MASA.

El contenido de humedad de un producto puede expresarse sobre la base del peso

hmedo, i.e. masa de agua por unidad de masa de producto hmedo, o sobre la base del

peso seco, i.e. masa de agua por unidad de masa de componentes slidos desecados, el

ltimo mtodo se utiliza ms frecuentemente en los clculos de la desecacin. (Brennan,

J. et a. 1980).

1. L.O.D: Humedad de un slido expresado en base al peso del solido hmedo. El

contenido de humedad de un slido o solucin generalmente se describe en

funcin del porcentaje en peso de humedad; a menos que se indique otra cosa, se

sobreentiende que est expres ado en base hmeda, es decir, como:

%LOD=peso de agua en la muestra x 100

Peso de la muestra hmeda

LOD es calculada utilizando una balanza que tiene una fuente de calentamiento, no

interfiriendo otros materiales voltiles.

En los slidos cristalinos el agua se encuentra retenida a poca profundidad y en

superficie de los poros abiertos, as, como en los espacios intersticiales entre partculas


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que es fcilmente accesible a la superficie. Pertenecen a esta categora los siguientes

materiales: Sulfato de calcio, oxido de zinc, oxido de magnesio.

2- Slidos amorfos o porosos:

En los slidos amorfos , la humedad es una parte integral de la estructura molecular, el

agua est fsicamente retenida en los finos capilares y pequeos poros interiore s. Estos

materiales son de estructura fibrosa, amorfa, o gelatinosa; mas o menos difcil de secar.

Pertenecen a esta categora: el almidn, casena, insulina, materiales gelatinosos como

hidrxido de aluminio, entre otros.

5.1.1 Presin de vapor del agua y humedad.

Presin de vapor del agua :

La presin de vapor es la presin de la fase gaseosa o vapor de un slido o un lquido

sobre la fase lquida, para una temperatura determinada, en la que la fase lquida y el

vapor se encuentra en equilibrio dinmico; su valor es independiente de las cantidades de

lquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenmeno tambin lo presentan

los slidos; cuando un slido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado lquido

(proceso denominado sublimacin o el proceso inverso llamado deposicitacin o

sublimacin inversa ) tambin hablamos de presi n de vapor. En la situacin de equilibrio,

las fases reciben la denominacin de lquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad

posee una relacin directamente proporcional con las fuerzas de atraccinintermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el mdulo de las mismas, mayor deber

ser la cantidad de energa entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestacin) para

vencerlas y producir el cambio de estad o.

Imaginemos una burbuja de cristal en la que se ha realizado el vaco y que se mantiene a

una temperatura constante; si introducimos una cierta cantidad de lquido en su interior

ste se evaporar rpidamente al principio hasta que se alcance el equilibr io entre ambas

fases.

La presin de vapor es medida en unidades standar de presin. El Sistema Internacional

de Unidades (SI) reconoce a la presin como una unidad derivada de la fuerza ejercida a

travs de un rea determinada, a esta unidad se le conoce por el nombre de Pascal (Pa).

Un pascal es equivalente a un newton por metro cuadrado (Nm-2 or kgm-1s-2).


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que, en trminos decomodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de

evaporarla transpiracin, importantereguladorde la temperaturadel cuerpo umano.

ontenidode umedad

El contenidode umedaden lossueloses lacantidaddeaguaqueel suelocontieneenel momentodeserextrado. na formadeconocerel contenidode umedadespesarla

muestracuandoseacabadeextraer, ydespusde aberlamantenidodurante oras

enun ornoauna temperaturade se ace losiguiente:

Porcentajede umedad .

m1 asa de lamuestrarecinextrada.

m2= asa de lamuestradespusdeestarenel orno

.1.2 ontenido de umedad de equilibrio en los alimentos y su

relacincon la Actividaddeagua A .

La determinacin de humedad puede ser el anlisis ms importante llevado a cabo en un

producto alimentario y, sin embargo, puede ser el anlisis del que es ms difcil obtener

resultados exactos y precisos. La materia seca que permanece en el alimento posterior a

la remocin del agua se conoce como slidos totales. Este valor analtico es de gran

importancia econmica para un fabricante de alimentos, ya que el agua es un llenador

barato.

El contenido de humedad de los alimentos vara enormemente. El agua es un

constituyente principal en la mayora de los productos alimenticios.

La forma de preparar la muestra para este anlisis quiz sea la fuente de error

potencial ms grande, as que se deben tomar precauciones para minimizar las prdidas o

ganancias de agua inadvertidas que ocurren durante estos pasos. Obviamente, cualquier

exposicin de la muestra a la atmsfera abierta debe ser tan breve como sea posible. Se

debe minimizar cualquier probabilidad de calentamiento de la muestra mientras se

muele. La prdida de humedad de la muestra se manifiesta en forma lineal con respecto

a la humedad relativa ambiental.


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Se entiende como actividad de agua (valor aw), la humedad en equilibrio de un producto,

determinada por la presin parcial del vapor de agua en su superficie. El valor aw

depende de la composicin, la temperatura y el contenido en agua del producto. Tiene

incidencia sobre las caractersticas de calidad, tales como: textura, sabor, color, gusto,

valor nutricional del producto y su tiempo de conservacin

Los microorganismos necesitan la presencia de agua, en una forma disponible, para

crecer y llevar a cabo sus funciones metablicas. La mejor forma de medir la

disponibilidad de agua es mediante la actividad de agua (aw). La aw de un alimento se

puede reducir aumentando la concentracin de solutos en la fase acuosa de los

alimentos mediante la extraccin del agua o mediante la adicin de solutos.

La actividad de agua es uno de los factores intrnsecos que posibilitan dificultan el

crecimiento microbiano en los alimentos. Por ello la medicin de la actividad de agua esimportante para controlar dicho crecimiento

Ejemplo: Sabemos que una bacteria como la Salmonella empieza a desarrollarse a partir

de 0,92 aw. En cambio un moho como el Aspergillus flavus produce toxinas sobre 0,83

aw pero no crece por debajo de 0, 8 aw.

GRUPOS PRINCIPALES DE ALIMENTOS EN RELACIN CON SU AW .

1. Tienen aw de 0,98 o superior las carnes y pescados frescos, las frutas, hortalizas

y verduras frescas, la leche, las hortalizas en salmuera enlatadas, las frutas

enlatadas en jarabes diluidos. Existen muchos alimentos con un alto contenido en

agua entre los que se encuentran los que tienen un 3,5 % de NaCl o un 26 % de

sacarosa en la fase acuosa.

En este rango de aw crecen sin impedimento alguno todos los microorganismos

causantes de toxiinfecciones alimentarias y los que habitualmente dan lugar aalteraciones, excepto los xerfilos y halfilos extremos.

2. Tienen aw entre 0,98 y 0,93 la leche concentrada por evapor acin, el concentrado

de tomate, los productos crnicos y de pescado ligeramente salados, las carnes

curadas enlatadas, los embutidos fermentados (no secos), los embutidos cocidos,

los quesos de maduracin corta, queso de pasta semidura, las frutas enlatad as en


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almbar, el pan, las ciruelas con un alto contenido en agua. La concentracin

mxima de sal o sacarosa en la fase acuosa de estos alimentos est entre el 10%

y 50%, respectivamente. Todos los microorganismos conocidos causantes de

toxiinfecciones alimentarias pueden multiplicarse al menos a los valores ms altos

de aw comprendidos en este intervalo.

3. tienen aw entre 0,93 y 0,85 los embutidos fermentados y madurados, el queso

Cheddar salado, el jamn tipo serrano, la leche condensada azucarada. A este

grupo de alimentos pertenecen aquellos con un contenido en sal superior al 1 % y

los que contienen concentraciones de sacarosa a saturacin en la fase acuosa.

Entre las bacterias conocidas, slo una (Staphylococcus aureus) es capaz de

producir intoxicacin alimentaria a estos niveles de aw pero pueden crecer

muchos mohos productores de micotoxinas.

4. Tienen aw entre 0,85 y 0,60 los alimentos de humedad intermedia, las frutas

secas, la harina, los cereales, las confituras y mermeladas, las melazas, el

pescado muy salado, los extractos de carne, algunos quesos muy madurados, las

nueces. Las bacterias patgenas no crecen en este intervalo de aw. La alteracin,

cuando ocurre, se debe a microorganismos xerfilos, osmfilos o halfilos.

5. Tiene aw inferior a 0,60 los dulces, el chocolate, la miel, los fideos, las galletas,

las papas fritas, las verduras secas, huevos y leche en polvo. Losmicroorganismos no se multiplican por debajo de una aw de 0,60 pero pueden

permanecer vivos durante largos perodos de tiempo.

5.1.3 Curvas de velocidad de secado (absorcin y desorcin)

Son curvas construidas a partir de datos experimentales que dan informacin sobre la

velocidad de secado de un alimento bajo determinadas condiciones.

Se obtienen preferiblemente en un equipo que reproduzca lo ms fielmente posible el

equipo de proceso usando condiciones de aire que se asemejen a las que se usan en el

mismo.

La informacin obtenida de estas curvas es til para propsitos de


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1. Estimar el tamao del secador

2. Establecer las condiciones de operacin

3. Calcular, estimar o an predecir el tiempo de secado

Para construir las curvas de secado los datos tabulados tiempo y la masa del alimento

hmedo obtenidos experimentalmente se transforman en datos de tiempo y humedad

base seca.

Para ello se usa la ecuacin siguiente

hbs(t)= m(t) - mss.

mss.

m(t) = masa del alimento hmedo para cada tiempo (kg sh)mss = masa del slido seco (kg ss)

hbs(t) = humedad base seca al tiempo t (kg agua/ kg ss).

La ec. anterior permite calcular la humedad de equilibrio, he, la cual se utiliza para

calcular la humedad libre, hL.

La humedad libre se calcula con la ecuacin siguiente

L bs e h (t) = h (t) he

hL(t) = humedad libre (kga/kgss) para cada tiempo

Una vez obtenida la humedad libre, sta y el tiempo al representarlos grficamente

producen la primera curva de secado.

Figura 1.- Primera curva del secado


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Regin AB: Perodo de calentamiento

La masa del alimento hmedo disminuye slo un poco debido a la dbil contribucin del

calor sensible a la evaporacin de agua.

Regin BC: Perodo de velocidad constante.

En l ocurre buena parte del secado y la prdida de humedad es directamente

proporcional al tiempo.

Regin CD: Primer perodo de veloc idad decreciente.

Regin DE: Segundo perodo de velocidad decreciente.

En ambas regiones la humedad del alimento disminuye menos rpido que en la regin

BC para incrementos de tiempo iguales.

El punto C es el lmite entre el perodo de velocidad constan te y el de velocidad

decreciente.

La humedad para la cual se aprecia este lmite se denomina humedad crtica, hc.

Tanto la humedad libre como la humedad crtica estn expresadas en base seca. Para

analizar el proceso de secado se grafica el flux de secado contra la humedad libre.

El flux de secado se calcula con la ecuacin .

A = rea de secado, m2

R = flux de secado, kg / h m2

Muchos autores llaman a R la velocidad de secado.

Esto no es estrictamente correcto porque la velocidad se expresa en kg/h y estas

unidades se obtienen al efectuar el producto R A.


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Por lo tanto si el flujo est referido al rea de secado, entonces es ms correcto llamar a

R el flux de secado.

El signo negativo en aparece porque el trmino dhL / dt es inherentemente negativo y ya

que no tiene sentido fsico que R sea negativo es necesario multiplicar por -1. Los valoresde dhL / dt se obtienen derivando la primera curva de secado.

Graficando entonces R contra hL se obtiene la segunda curva de secado.

La Figura 2 muestra esquemticamente la forma de esta curva.

Figura 2.- Segunda curva del secado.

A, B, C, D y E tienen el mismo signif icado que en la Figura 1

La segunda curva permite apreciar de una manera ms clara las caractersticas de los

perodos de secado.

Perodo BC:

El flux es independiente de la humedad libre, mientras que de C a

E hay dos perodos decrecientes.

Este ltimo es el caso ms general ya que dependiendo del alimento el perodo de

velocidad decreciente puede ser nico. Existe la posibilidad de que en este perodo la

relacin entre R y hL sea lineal. Entonces el anlisis de esta parte de la curva sesimplifica considerablemente.


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5.1.4 Mtodos de clculo para determinar el perodo de secado a

velocidad constante

A partir de las curvas de secado es posible estimar el tiempo de secado.

Tambin es posible hacerlo tericamente.

Perodo de velocidad constante

En este perodo el flux es constante, Rc, por lo tanto .

Para obtener el tiempo de secado en este perodo se integra. Para ello los lmites de

integracin son:

Date cuenta que h1 > h2 y que ambas son humedades libres cuyo valor est entre los

lmites B y C de la segunda curva de secado .

Integrando resulta

Durante el perodo de velocidad constante la rapidez de eliminacin de humedad del

alimento est limitada slo por la rapidez de evaporacin de agua desde la superficie o

desde el interior del mismo.

Esta rapidez de secado continuar mientras la migracin de humedad desde el interior

hacia la superficie en la cual ocurre la evaporacin sea ms rpida que la evaporacin

que ocurre en la superficie.

La rapidez de evaporacin en la superficie depende de dos factores segn lo ilustra la

ecuacin siguiente:


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hq = coeficiente convectivo de transferencia de calor (W/m2C).

Hw = humedad absoluta a la temperatura de bulbo hmedo.

De acuerdo con la rapidez de evaporacin puede estar limitada ya sea por Una baja

rapidez de transferencia de calor desde el aire hacia la superficie del alimento o por Una

baja transferencia de humedad desde la superficie del alimento hacia el aire.

El coeficiente convectivo de transferencia de calor puede evaluarse a partir de

correlaciones especficas. En algunos casos puede no ser convectivo sino un coeficiente

dependiente de la radiacin y puede estimarse tambin a partir de correlaciones.

El coeficiente de transferencia de masa, ky, no puede medirse fcilmente durante el

secado y una forma comn de estimarlo es a partir del nmero de Lewis definido como

Este nmero se usa cuando las condiciones de flujo afectan de igual manera la

transferencia de calor y masa

Estas condiciones pueden existir durante el perodo de velocidad constante y entonces

Le . 1

En consecuencia

ky . 0.8 hq

ya que para el aire

cs . 1.21 kJ / kg EC

La ec. 2 puede modificarse para el caso en que el secado ocurre en una charola cubiertacon el alimento hmedo.

Se supone que el volumen del alimento no cambia durante el perodo de velocidad

constante. Cuando el aire circula paralelamente a la superficie de secado


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s = densidad del slido seco (kg / m3)

d = espesor del alimento en la charola

Cuando el aire circula perpendicularmente a la superficie de secado

a = rea de transferencia de calor expresada (m2/m3) de lecho

Esta rea puede estimarse a partir de las siguientes expresiones

Lecho empacado con esferas de dimetro de:

e = fraccin de espacios vacos o porosidad del lecho.

Lecho empacado con cilindros de dimetro dc y longitud L:

5.1.5 Mtodos de clculo para determinar el perodo de secado a

velocidad decreciente.

En este caso el flux no es constante y se tiene que

Las condiciones lmite son ahora:

Al igual que en el caso anterior h1 > h2 y t = 0 representa el inicio

de este perodo.


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Integrando resulta

Esta ecuacin puede o no tener solucin analtica.

Eso depende de que exista o no una ecuacin que relacione Rd con

hL y que al substituirla en sea posible resolverla.

Si este no es el caso entonces la integral tiene que evaluarse numricamente.

Perodo de velocidad decreciente

Despus de alcanzar la humedad crtica, el secado continua a una velocidad decreciente.

La velocidad de secado puede ser lineal con respecto a la disminucin de humedad. En

algunos productos puede haber ms de un perodo de velocidad decreciente. En el

perodo de velocidad constante la superficie del alimento est saturada con agua.

Conforme el agua se evapora ocurre migracin de agua desde el interior del slido

Cuando esta migracin no es suficientemente rpida como para mantener la superficie

saturada ocurre el perodo decreciente. Cuando toda la superficie de secado alcanza unestado de insaturacin de humedad la migracin interna de humedad se vuelve el factor

que controla la velocidad de secado.

La migracin de agua en el interio r del alimento puede estar sujeta

a varios mecanismos.

1. Movimiento por fuerzas capilares

2. Difusin de lquidos

3. Difusin de superficie

4. Difusin de vapor de agua

La transferencia de masa no estacionaria en el interior de un slido est descrita por la

segunda ley de Fick


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C = concentracin del componente que se transfiere

D = difusin del lquido en el slido (m2/s)j = 0 placa infinita

j = 1 cilindro infinito

j = 2 esfera

Las condiciones iniciales y lmite son

La primera condicin especifica una concentracin finita en el centro de la esfera.

La segunda significa que en la superficie la humedad es la de equilibrio y que la

concentracin inicial es uniforme a travs de todo el material de acuerdo con la condicin

inicial.

Para una esfera, j = 2 , la solucin de (2.2 ) es

A partir de esta ecuacin se obtiene la prdida de humedad con el tiempo

Integrando sobre el radio de la esfera, R,

Para tiempos largos de secado el segundo y los trminos superiores de la serie se

desprecian y por lo tanto .

Resolviendo esta ecuacin para el tiempo de secado resulta


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La solucin para la placa es

La solucin para el cilindro de radio R

Se sabe que el coeficiente de difusin depende de la humedad cuando esta es baja,

normalmente inferior a 15 %, pero esto depende de cada alimento y no puedegeneralizarse.

Cabe hacer notar que no hay datos para la mayora de alimentos del coeficiente de

difusin para vapor en slidos.

Existen otras expresiones que permiten estimar el tiempo de secado en el perodo

decreciente.

Por ejemplo

K1 es una funcin de la velocidad constante

Cuando la evaporacin de humedad ocurre en una charola, la expresin para (dh / dt)c

est dada por (2.23) y por lo tanto


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De esta forma para el perodo de velocidad decreciente

Integrando se obtiene el tiempo de secado correspondiente.

Para el caso del secado en una charola con flujo de aire paralelo a la superficie de

secado.

Para flujo de aire perpendicularel tiempo est dado por.

5.2 Tipos de secadores.

5.2.1 Secador de charolas.

Es un secadero que se emplean para secar material granular, su funcionamiento esdiscontinuo y permiten calefaccin directa (aire que circula sobre el material) y

calefaccin indirecta (bandejas calentadas). La figura 9.5 muestra un esquema de un

secadero de bandeja; el material se coloca sobre bandejas, stas pueden estar

perforadas de tal manera que el aire pueda pasar verticalmente sobre ellas.

Las dimensiones normales de las bandejas son 5 cm de largo por 10 a 15 cm de

profundidad. El aire c ircula entre 2 y 5 m/seg. El secados se prolonga de 4 a 48 horas y

se emplean para secar productos valiosos.


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La figura 9.6 representa es un secadero de bandeja con recirculacin de aire. Se hace

circular aire de humedad H1

sobre un serpentn de calefaccin con lo que la temperatura

se eleva hasta 1, lnea AB de la figura 9. ; a continuacin el aire pasa sobre el material

hmedo, saliendo saturado (90 % de humedad relativa, por ejemplo) y con una

temperatura 2

(BC) y humedad H2

.

El aire pasa por un nuevo serpentn y se calienta hasta 1,(CD). El aire recalentado pasa

por el material hmedo de una segunda bandeja y capta agua hasta la saturacin (DE); el

aire sale a una humedad H3

volviendo a ser calentado hasta 1

nuevamente; el proceso

se puede seguir sucesivamente.

Cada kg de aire seco elimina, en las tres etapas que muestra la figura .9, ( H4-H

1) kg de

agua; pudiendo hallar fcilmente la cantidad de aire necesaria para eliminar una cierta

cantidad de agua del slido. Como se o bserva en la figura si el aire inicialmente se

hubiera calentado hasta la temperatura 5

se hubiera podido eliminar la misma cantidad

de agua en una sola etapa


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5.2.2 Secador contino.

El secado continuo ofrece las ventajas siguientes: generalmente el equipo necesario es

pequeo en comparacin con la cantidad de producto; la operacin se integra fcilmente

con la fabricacin qumica continua, sin necesidad del almacenamiento intermedio; elproducto tiene un contenido ms uniforme de humedad, y el costo de secado por unidad

de producto es relativamente pequetlo. Como en el caso del secado por lotes, la

naturaleza del equipo que se utiliza depende bastante del tipo de material que se va a

secar. Pueden utilizarse el secado directo o indirecto y algunas veces los dos.

En muchos de los secadores directos que se van a describir, el slido se mueve a travs

del secador mientras que esta en contacto con una corriente mvil de gas. El gas y el

slido pueden fluir en paralelo o a contracorriente; asimismo, el gas puede fluir

tangencialmente a la trayectoria del slido. Si el calor no se proporciona dentro -del

secador ni se pierde hacia el entorno, la operacin es adiabtica; entonces, el gas

perder calor sensible y se enfriar mientras la humedad evaporada absorbe calor latente

de evaporacin. Si el calor se proporciona dentro del secador, el gas puede mantenerse a

temperatura constante.

En la operacin adiabtica a contracorriente, el gas ms ca liente est en contacto con elslido ms seco; por lo tanto, el slido descargado se calienta a una temperatura que se

puede aproximar a la del gas entrante. Esto proporciona el secado mas rpido; en efecto,

especialmente en el caso de la humedad ligada, las ltimas trazas son las ms difciles

de eliminar y esto se hace mas rpidamente a temperaturas elevadas. Por otra parte, el

slido seco puede descomponerse al calentarse a altas temperaturas. Adems, el slido

descargado caliente acarrear considerable calor sensible, con lo cual se disminuye la

eficiencia trmica de la operacin de secado.

En la operacin adiabtica en paralelo, el slido hmedo se pone en contacto con el gas

ms caliente. Mientras est presente la humedad superficial no contenida, el s6lido se

calentar nicamente a la temperatura de bulbo hmedo del gas; por esta razn, aun los

slidos sensibles al calor pueden secarse con frecuencia mediante un gas bastante

caliente en flujo paralelo. Por ejemplo, un gas combustible tpico que se ob tiene de la


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combustin de un combustible, que puede tener una humedad de 0.03 kg vapor de

agua/kg gas seco a 430C, tiene una temperatura de bulbo hmedo de slo,

aproximadamente, 65 C.

En cualquier caso, la temperatura de bulbo hmedo nunca puede exced er el punto de

ebullicin del lquido a la presi6n predominante. En la salida del secador, el gas se ha

enfriado considerablemente; no se daa el slido seco. En los casos en que el slido no

debe secarse completamente, el flujo en paralelo tambin permite un mayor control del

contenido de humedad del slido descargado, porque as se controla la cantidad de gas

que pasa a travs del secador; en consecuencia, tambin se controla su temperatura de

salida y humedad. Por esta razn, tambin se utiliza para evit ar el endurecimiento y otros

problemas asociados con el secado por lotes.

5.2.3 Secador rotatorio

Un secadero rotatorio consiste en una carcasa cilndrica giratoria, dispuesta

horizontalmente o ligeramente inclinada hacia la salida. Al girar la carcasa, unas pestaas

levantan los slidos para caer despus en forma de lluvia a travs del interior de las

carcasas. La alimentacin entra por un extremo del cilindro y el producto seco descarga

por el otro. Los secadores rotatorios se calientan por contacto directo del gas con losslidos, por gas caliente que pasa a travs de un encadenamiento externo, o por medio

de vapor de agua que condensa en ltimo de estos tipos recibe el nombre de secadero

rotatorio con tubos instalados sobre la superficie interior de la carcasa. El ltimo de estos

tipos recibe el nombre de secadero rotatorio con tubos de vapor de agua. En un secadero

rotatorio directo-indirecto el gas caliente pasa primeramente a travs del encamisado y

luego a travs del encamisado y luego a travs de la car casa, donde se pone en contacto

con los slidos. Los secaderos rotatorios de este tipo se utilizan con frecuencia para sal,

azcar y todo tipo de materiales granulares y cristalinos que han de mantenerse limpios y

que no se pueden exponer directamente a gases de combustin muy calientes .


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5.2.4 Secador al vaco

Los secadores de anaqueles al vaco son secadores de platos cuyos gabinetes, hechos

de fierro colado o de acero, se ajustan con puertas que cierran perfectamente, de forma

que pueden operarse a presiones inferiores a la atniosfrica. No se pasa ni se recirculaaire a travs de estos secadores. Los platos que contienen el slido por secar, descansan

sobre anaqueles huecos a travs de los cuales se pasa agua tibia o vapor, a fin de

proporcionar el calor necesario para la evaporacin de la humedad. El calor se conduce

hasta el slido a trav6.s del metal de los anaqueles y platos. Despus de cargar y sellar,

el aire en el secador se evacta mediante una bomba de vaco mecnica o un eyector de

vapor; luego se continua la destilacin de la humedad. Los vapores generalmente pasan

hasta un condensador, en donde se licuan y se recolectan; slo el gas no condensable se

saca de la bomba.

Los secadores de charola con agitacin , que pueden utilizarse para secar pastas o lodos

en lotes pequeos, son laminas circulares, ligeras, de 1 a 2 m de diametro y 0.3 a 0.6 de

dimetro, con el fondo plano y los lados verticales. Las charolas se enchaquetan para

admitir el vapor o agua caliente para el calentamiento. La p asta o lodo en la charola se

agita y se despega mediante una serie de rastrillos que giran, con el fin de exponer nuevo

material a la superficie caliente. La humedad se evapora en la atmsfera en el caso de

los secadores de charola atmosfricos; la charola tambin puede estar cubierta y seroperada al vado.

Los secadores giratorios de vacio: son cubiertas cilndricas con chaqueta de vapor,

rearregladas en forma horizontal, en las cuales puede secarse un lodo, o pasta, al vacio.

El lodo se agita mediante una serie de hojas giratorias de agitacin unidas a un eje

central horizontal que pasa a travs de las puntas de la cubierta cilndrica. La humedad

evaporada pasa a travs de una abertura en la parte superior hasta un condensador; el

gas no copdensable se elimina mediante una bomba al vaco.

El slido seco se descarga a travs de una puerta en elfondo del secador. Los secadores

de esta categora son caros de construir y de operar. En consecuencia, se utilizan slo

para materiales valiosos que deben secarse abajas temperaturas o en ausencia de aire


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para evitarla descomposicin, como ciertos productos farmacuticos, o en donde la

humedad por eliminar es un disolvente orgnico caro o venenoso que debe recuperarse

m&s o menos completamente.

5.2.5 Secador solar

La energa del Sol, se puede utilizar correctamente para beneficio de la salud y para la

economa familiar. Para ello, se han creado mtodos o procedimientos que aseguran un

buen proceso a travs, de aparatos especialmente diseados

En el secadero solar los rayos luminosos del Sol son transformados en calor a traves del

efecto invernadero en un llamado colector solar, que tiene los siguientes elementos:

Una superficie metlica oscura, preferiblemente de color negro, generalmente or ientada

hacia la direccin del Sol, que recibe y absorbe los rayos luminosos. El calor producido

de esta manera es transferido al aire, que esta en contacto con dicha superficie.

Una cobertura transparente (vidrio o plstico), que deja pasar la radiaci n luminosa y

que evita el escape del aire caliente.

Para un mayor rendimiento, algunos modelos de secaderos solares de gran capacidaddisponen de un sistema de calefaccin combinado. Se usa un combustible o energa

elctrica como fuente de energa auxili ar para los periodos con deficiencia de radiacin

solar, para los das nublados y para seguir trabajando en horas de la noche.

El proceso del secado se produce por la accin de aire clido y seco, que pasa por los

productos a secar, ubicados generalmente en bandejas en el interior del secadero. De

esta forma la humedad contenida en los alimentos se evapora a la superficie de los

mismos y pasa en forma de vapor al aire, que los rodea.

Los factores claves para un buen secado son entonces:

1. Aire caliente a una temperatura de 40 a 0oC

2. Aire con un bajo contenido de humedad


23/43

3. Movimiento constante del aire

Al calentar aire, que esta a la temperatura del ambiente y con un cierto porcentaje de

humedad, aumenta su capacidad de absorber vapor de agua. Por cada 20oC de aumento

de la temperatura del aire su capacidad de retener vapor de agua se triplica y por

consecuencia su humedad relativa se reduce a un tercio.

Para eliminar la humedad de los alimentos, es necesario que el aire que pasa por los

productos este en constante movimiento y renovacin. Esta ventilacin se puede lograr

en forma natural gracias al efecto chimenea o en forma forzada mediante ventiladores,

dependiendo del modelo del secadero.

Para obtener un buen secado, los productos tienen que ser colocados de tal forma que

haya suficiente espacio entre las partes que los componen.

.

5.2.6 Secador por aspersin.

El secado por aspersin, pulverizacin o "spray drying" se utiliza desde principios del

siglo XX. Aunque existen patentes para el SA de huevos y leche desde 1850, la


24/43

atomizacin industrial de alimentos apareci en 1913 en un proceso desarrollado para

leche por Grey y Jensen en 1913. El primer equipo rotativo lo desarroll el alemn Kraus

(1912) pero, comercialmente se conoci gracias al dans Nyro (1933). Secado por

aspersin. Web sede

El principio de este sistema es la obtencin de un producto en polvo a partir de un

material lquido concentrado que se pulveriza finamente formando una niebla que entra

en contacto con una corriente de aire caliente (entre 200 y 300C para alimentos) que

acta como medio calefactor y fluido de transporte. Secado por aspersin. Web sede

En estos sistemas la transformacin tiene lugar mediante una nica operacin de una

alimentacin lquida (solucin, suspensin o emulsin) e n un producto seco en polvo.

Secado por atomizacin. Web sede

La alimentacin es atomizada mediante un disco giratorio o boquillas de aspersin, donde

la nube de gotas formada entra en contacto direc to y por poco tiempo con una corriente

de aire caliente; en consecuencia, se presente una rpida evaporacin que mantiene

bajas temperaturas en las gotas atomizadas, favoreciendo la aplicacin de altas

temperaturas en el aire de secado sin afectar las caractersticas del producto. Secado por

atomizacin. Web sede

5.2. Secador por liofilizacin

La Liofilizacin es un proceso de secado mediante sublimacin que se ha desarrollado

con el fin de reducir las prdidas de los compuestos responsables del sabor y el aroma

en los medicamentos, los cuales se afectan en gran medida durante los procesos

convencionales de secado.


25/43

La liofilizacin involucra varias etapas:

Congelacin (y acondicionamiento en algunos casos) a bajas temperaturas. Cada

producto debe congelarse de una manera tal que garantice que sufrir pocas alteraciones

en el proceso posterior de sublimacin.

Secado por sublimacin del hielo (o del solvente congelado) del producto congelado,

generalmente a muy baja presin y al vacio.

Generalmente, al liofilizar adecuadamente un material se puede almacenar por perodosmuy largos con reducciones muy bajas de sus caractersticas organolpticas, fsicas,

qumicas y biolgicas.

Cuando se realiza el secado mediante la liofilizacin se dist inguen tres fases o etapas


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Las tres fases que se distinguen son

Fase 1: Llamada etapa conductiva. Inicialmente, por el calentamiento de la muestra, lavelocidad de sublimacin crece rpidamente hasta llegar a un mximo. El tiempo para

agotar esta fase es relativamente corto; en ella se lleva a cabo la mayor parte de

remocin de agua del producto (entre un 5-90%), siendo el mecanismo preponderante la

transferencia de calor por conduccin.

Fase 2: Primera etapa difusiva. Muestra un descenso importante de la velocidad de

sublimacin debido a la formacin de una capa porosa de material seco que opone

resistencia creciente al flujo de calor y al vapor a medida que procede el secado.

Fase 3: Segunda etapa difusiva. La velocidad de sublimacin contina decr eciendo de

forma que se aproxima a cero. Esto debido a que el calor necesario para retirar el agua

ligada es mas alto que el calor de sublimacin. Puesto que la difusividad de los aromas

disminuye sensiblemente cuando la humedad es pequea es posible en es ta etapa

incrementar la temperatura de calefaccin y del producto hasta valores del orden de

50C, dependiendo del material que se trate.

La curva de velocidad de sublimacin de la figura 11.5, indica solo la transferencia de

masa. Como en todo proceso de secado, coexisten los fenmenos de transferencia de

masa y calor, la curva de transferencia de calor en funcin del tiempo se obtiene

multiplicando la cantidad de agua sublimada por su correspondiente calor de sublimacin

o desorcin.

q=G(t)*HS


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En la transferencia de calor y masa se combinan la accin de la temperatura y los

gradientes de presin como fuerzas impulsoras, que deben vencer las resistencias

puestas por el espesor de la muestra y sus caractersticas fsicas. El espesor es

importante: mientras este es ms delgado hay menor resistencia para que el flujo de calor

y masa pase a travs de la muestra.

La transferencia de calor se hace por conduccin - conveccin gaseosa y radiacin (o

una combinacin de ambos mecanismos) siendo esta ltima la prepo nderante cuando se

opera a muy baja presin.

La mayor desventaja del proceso de liofilizacin es el costo de energa y el tiempo

empleado en el proceso de secado.

Aspectos tecnolgicos (Barbosa y Vega, 1996).En los sistemas de liofilizacin el material congelado es colocado en bandejas. Se da

lugar al inicio de vaco en una cmara hermtica comenzando as la sublimacin del hielo

y el flujo de vapor pasa a travs de la cmara al condensador. El calor es suministrado a

travs de platos o placas calefactoras, por conduccin o radiacin.

La variable ms importante del proceso es la presin: su incremento aumenta la

transferencia de calor a expensas de una mayor resistencia a la transferencia de masa.

Otra condicin importante es la temperatura de las pla cas calefactoras que afecta la

velocidad de la transferencia de calor de la superficie del material congelado.

Existen tres variables importantes para diseo en el proceso de liofilizacin:

El nivel de vaco en el interior


28/43

El flujo de energa radiante aplicado al producto

La temperatura del condensador.

Transferencia de masa y calor durante la liofilizacin

Los perfiles de temperatura y humedad en el interior del alimento durante la liofilizacin

dependen de las velocidades de transferencia de masa y calor. El calor se transfiere a

travs del frente de sublimacin o lnea frontera entre las fases congelada y seca del

producto.

Dependiendo de la fuente de calor la transferencia podr ser a travs de la capa

congelada, la capa seca o ambas.

5.2.8 Secador por lecho fluidizado.

Los secaderos en lo que los slidos estn fluidizados por el gas de secado se utilizan en

diversos problemas de secado. Las partculas se fluidizan con aire o con gas en una

unidad de lecho hirviente. La mezcla y la transmisin de calor son muy rpidas. La

alimentacin hmeda se introduce por la parte superior del lecho y el producto seco se

retira lateralmente cerca del fondo. En el secadero hay una distribucin al azar de los

tiempos de residencia, siendo el tiempo medio tpic o de permanencia de una partcula en

el secadero de 30 a 120s cuando solamente se vaporiza lquido superficial, y de 15 a 30

minutos si tambin hay difusin interna.

Las partculas pequeas se calientan hasta la temperatura seca del gas fluidizante a la

salida; por consiguiente, los materiales tcnicamente sensibles han de secarse en un

medio suspendido relativamente fro. Aun as, el gas de entrada puede estar caliente ya

que la mezcla es tan rpida que la temperatura es prcticamente uniforme en todo el

lecho e igual a la temperatura de salida del gas. Si hay partculas finas, que entran con la

alimentacin o bien que se forman por la abrasin del lecho fluidizado, puede existir unconsiderable transporte de slidos con el gas que sale y ser necesario ins talar ciclones y

filtros de mangas para la recuperacin de finos.

Algunos secaderos de lecho fluidizado poseen compartimientos fluidizados separados, a

travs de los cuales pasan secuencialmente los slidos desde la entrada hasta la salida.

Reciben el nombre de secaderos de flujo pistn y en ellos el se secado se pueden variar


29/43

de un compartimiento est fluidizado con gas fro con el fin de enfriar los slidos antes de

la descarga.

5.2.9 Secadores de platos perforados.

Los secadores de platos resultan convenientes cuando la velocidad de produccin es

pequea. Prcticamente pueden secar cualquier producto. Con frecuencia, se utilizan en

el secado de materiales valiosos tales como colorantes y productos farmacuticos. El

secado por circulacin de aire sob re capas estacionarias de slidos es lento y, por

consiguiente, los ciclos de secado son largos; de 3 a 48 horas por carga.

Los secadores por platos pueden operar al vacio, casi siempre con calentamiento

indirecto. Los platos se sitan sobre placas metlicas huecas que se calientan con vapor

de agua o con agua caliente o bien los mismos platos estn provistos de espacios paraun complemento fluido El vapor que sale del solido se retira mediante un eyector o

bomba de vaco.

5.10 Secadores de tamices transportadores.

Los secaderos de tamiz transportador operan de forma continua y suave con una gran

variedad de slidos; en su coste es razonable, y el consumo de vapor de agua es bajo,

siendo tpico el valor de 2lb de vapor de agua por lb. de agua evaporada. El aire puedecircular desde una seccin a otra en contracorriente con el slido.

Estos secaderos son especialmente aplicables cuando las condiciones de secado han de

modificarse notablemente a medida que disminuye el contenido de humedad del slido.

5.2.11 Secadores de Torre.

Un secadero de torre contiene una serie de bandejas dispuestas unas encima de otras

sobre un eje central rotatorio. La alimentacin de slidos se introduce sobre la bandejasuperior y est expuesta a una corriente de aire o gas caliente que pasa sobre la

bandeja. El slido es despus descargado por medio de una rasqueta y pasa a la

bandeja inmediatamente inferior. De esta forma va circulando a travs del secadero,

descargando el producto seco por el fondo de la torre . Los flujos de gas y de slido

pueden ser en corrientes paralelas o en contracorriente. Los ventiladores de turbina

hacen circular el aire o el gas hacia fuera entre algunas bandejas, pasando sobre los


30/43

elementos de calefaccin, y hacia dentro entre otras bandejas. Las velocidades del gas

son generalmente de 2 a 8 pies/s (0,6 a 2,4m/s). Las dos bandejas inferiores del

secadero constituyen una seccin de enfriamiento de los slidos secos. El aire

precalentado generalmente se introduce por el fondo de la torr e y se expulsa por la parte

superior, dando lugar a flujo en contracorriente. Un turbo secadero funciona parcialmente

con secado superficial, como en un secadero de torre, y parcialmente en forma de lluvia

de partculas cuando stas caen de una bandeja a o tra.

5.2.12 Secadores de tornillo transportador.

Un secadero de tornillo transportador es un secadero continuo de calentamiento indirecto,

que consiste esencialmente en un transportador horizontal de tornillo (o un transportador

de palas) confinado dentro de una carcasa cilndrica encamisada. La alimentacin de

slido entra por el otro extremo. El vapor que se desprende se retira a travs de una serie

de tuberas situadas en la parte superior de la carcasa. La carcasa tiene un dimetro de 3

a 24pulgadas ( 5 a 600mm) y una longitud mayor se instalan varios transportadores unos

encima de otros formando una bancada. Con frecuencia en una bancada de este tipo la

unidad inferior est a temperatura ms baja, debido a que el slido seco, antes de su

descarga, es enfriado con agua u otro refrigerante que circula por el encamisado.

La velocidad de rotacin del transportador es lenta, de 2 a 30rpm. Los coeficientes de

transmisin de calor estn basados en la superficie interior de la carcasa, si bien es ta

generalmente esta llena de un 10 a un 60 por 100. El coeficiente depende de la carga de

la carcasa y de la velocidad del transportador.

Los secaderos de tornillo transportador tratan slidos que son demasiado finos y

demasiado espesos para operar con un secadero rotatorio. Estn conjuntamente

cerrados y permiten recuperar los vapores de disolvente con poco y ninguna dilucin con

aire. Cuando se les acopla un alimentador adecuado, pueden operar a un vaco

moderado. Por tanto, pueden adaptarse a la separ acin y recuperacin continua de

disolventes voltiles a partir de slidos hmedos con disolventes, procedentes de

operaciones de lixiviacin.


31/43

Por esta razn a veces se les llama recuperadores de disolvente. Un tipo de secaderos

relacionados con este equipo son los secaderos se pelcula delgada .

5.2.13 Secadores Flash.

En un secadero flash se transporta un slido hmedo pulverizado durante pocos segundo

en una corriente de gas caliente. El secado tiene lugar durante el transporte. La velocidad

de transmisin de calor desde el gas hacia las partculas de slido suspendido es elevada

y el secado es rpido, de forma que son se requieren ms de 3 o 4 segundos para

evaporar toda la humedad del slido. La temperatura del gas es elevada -con frecuencia

del orden de 1200 grados F a la entrada -, pero el tiempo de contacto es tan corto que la

temperatura del slido raramente supera los 100 grados F durante el secado. Por tanto,

el secado Flash se puede aplicar a materiales sensibles que en otro tipo de secaderos

tendran que secarse indirectamente con un medio de calefaccin mucho ms fro.

5.2.14 Secadores de pulverizacin.

En un secadero de pulverizacin se dispersa una disolucin o suspensin en una

corriente de gas caliente formando una niebla de gotas finas. La humedad es

rpidamente evaporada de las gotitas para formar partculas residuales de slido seco

que despus se separan de la corriente gaseosa. Los flujos de gas y lquido pueden ser

en corrientes paralelas, en contracorriente o una combinacin de ambo s en una misma

unidad.

Las gotitas se forman en una cmara cilndrica de secado por la accin de boquillas de

presin, boquillas de dos fluidos o en, secaderos de gran tamao, por medio de discos de

pulverizacin que giran a gran velocidad. En todos los casos es esencial conseguir que

las gotitas o partculas hmedas de slido choquen con superficies slidas antes de que

el secado tenga lugar, por lo cual la cmara de secado ha de ser necesariamente grande.Son frecuentes dimetros de 8 a 30pies (2.5 a 9cm ).

Las principales ventajas de los secaderos de pulverizacin son el corto tiempo de secado,

que permite el secado de materiales altamente sensibles al calor, y la produccin de

partculas esfricas huecas. La consistencia, densidad global, apariencia y p ropiedades


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de flujo deseadas para algunos productos, tales como alimentos o detergentes slidos;

pueden ser difciles o imposibles de obtener mediante cualquier otro tipo de secadero.

Los secaderos de pulverizacin tambin tienen la ventaja de producir, a partir de una

disolucin, suspensin, o pata cremosa, en una sola etapa un producto se pueda envasar

fcilmente. Un secadero de pulverizacin puede combinar las funciones de un

evaporador, un cristalizador, un secadero, una unidad de reduccin de tamaos y un

clasificador. Cuando puede utilizarse, la simplificacin que resulta en el proceso global de

fabricacin puede ser considerable.

Considerando exclusivamente su accin se secado, los secaderos de pulverizacin no

son muy eficaces.

Generalmente se pierde mucho calor con los gases que salen. Son de gran tamao, confrecuencia de 80pies (25m) o ms de altura, y no siempre resultan de operacin sencilla.

La densidad global del slid o secouna propiedad de radical importancia para productos

envasadoscon frecuencia es difcil de mantener constante, ya que puede ser muy

sensible a variaciones del contenido de slidos, a la temperatura de entrada del gas y a

otras variables .

En el secado por pulverizacin de disoluciones la evaporacin desde la superficie de las

gotas conduce a la deposicin de soluto en la superficie antes que al interior de la gota

alcance su saturacin. La velocidad de difusin del soluto hacia el interior de la gota es

menor que el flujo de agua desde el interior hacia la superficie, de tal forma que todo el

soluto se acumule en la superficie. Las partculas secas generalmente estn huecas y el

producto que se obtiene en un secadero de pulverizacin es muy poroso .

5.2.15 Secadores de pelcula delgada.

En algunos casos pueden ser competitivos con los secaderos de pulverizacin lossecaderos de pelcula delgada, que pueden aceptar una alimentacin lquida o una

suspensin para dar lugar a un producto slido que fluye libremente. Generalmente se

construyen en dos secciones; la primera de ellas es un secaderoagitador vertical. Aqu la

mayor parte del lquido se separa de la alimentacin, y el slido parcialmente hmedo

descarga en la segunda seccin, donde el contenido residual del lquido del material

procedente de la primera seccin se reduce hasta el valor deseado.


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La eficacia trmica de los secaderos de la pelcula delgada es elevada y se produce una

escasa prdida de slidos ya que poco o nada de gas se retira de l a unidad. Son tiles

para separar y recuperar disolventes de productos slidos. Son relativamente caros y

estn limitados en cuanto al rea de transmisin de calor. Tanto con alimentaciones

acuosas como no acuosas la velocidad de alimentacin aceptable est generalmente

comprendida entre 20y 40lb/pie2 -h (100 y 200kg/m2-h).

5.2.16 Secadores de tambor.

Un secadero de tambor consiste en uno o ms rodillos metlicos calentado, en cuya

superficie exterior se evapora hasta sequedad una delgada capa de lquido. El slido

seco es retirado de los rodillos a medida que estos giran lentamente. El lquido de

alimentacin queda confinado en la parte superior de los rodillos y limitado por placas

estacionarias. McCabe,Warren.(2002).

El calor es transmitido por conducci n hacia el lquido que es parcialmente concentrado

en el espacio comprendido entre los rodillos. El lquido concentrado desciende formando

una capa viscosa que recubre el resto de la superficie de los tambores, dejando una

delgada capa de material seco qu e es retirado mediante cuchillas rascadoras y cae en los

transportadores situados debajo. La humedad evaporada se recoge y retira a travs de la

campana situada encima de los tambores. McCabe,Warren.(2002)

Los secaderos de doble tambor son eficaces con disoluciones diluidas, disoluciones

concentradas de materiales muy solubles, as como con suspensiones de partculas

relativamente finas. No son adecuados para disoluciones de sales de solubilidad baja o

para suspensiones de slidos abrasivos que sedimenta n y crean una presin excesiva

entre los tambores McCabe,Warren.(2002).

5.3 Factores a considerar para el diseo de secadores.

1 El tiempo de secado depende de varios factores. Los mas importantes son:

2 Tipo de producto (mayor contenido de agua, mayor tiempo)

3 Tamao de los trozos del producto (mas grande, mayor tiempo)

4 Temperatura del aire (mas elevada, menor tiempo)

5 Humedad relativa del aire (mas elevada, mayor tiempo)

6 Velocidad del aire (mas elevada, menor tiempo )


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5.3.1 Propiedades fisicoqumicas del aire

5.3.2 Calor especfico del aire.

El calor especfico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativode cada sustancia; por el contrario, la capacidad calorfica es una propiedad extensiva

representativa de cada cuerpo o sistema particular. 4

Cuanto mayor es el calor especfico de las sustancias, ms energa calorfica se nece sita

para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces ms energa para

incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la

misma masa

El trmino "calor especfico" tiene su origen en el trabajo del fsico Joseph Black, quienrealiz variadas medidas calorimtricas y us la frase capacidad para el calor. 5 En esa

poca la mecnica y la termodinmica se consideraban ciencias independientes, por lo

que actualmente el trmino podra parecer inapropiado; tal vez un mejor nombre podra

ser transferencia de energa calor fica especfica, pero el trmino est demasiado

arraigado para ser reemplazado.

5.3.3 Temperatura de bulbo seco.

Temperatura de bulbo seco o temperatura seca es la medida con un termmetro

convencional de mercurio o similar cuyo bulbo se encuentra seco.

Esta temperatura junto a la temperatura de bulbo hmedo es utilizado en la valora cin del

confort higrotrmico , en la determinacin de la humedad relativa, en la determinacin del

punto de roco, en psicrometra para el estudio y determinacin del comportamiento de

mezclas de aire.

Mediante el diagrama psicromtrico o tablas psicromtricas es posible a partir de dos

valores de entrada conocer el resto de las propiedades de las mezclas de aire seco y aire

hmedo.

Es utilizado en meteorologa, confort higrotrmico en arquitectura bioclimtica o

arquitectura sustentable, entre otros.


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. . emperaturadebulbo medo.

Temperatura de bulbo hmedo o temperatura hmeda, es la temperatura que da un termmetro

bajo sombra, con el bulbo envuelto en una mecha de algodn hmedo bajo una corriente de aire.

La corriente de aire se produce mediante un pequeo ventilador o poniendo el termmetro en un

molinete y hacindolo girar. Al evaporarse el agua, absorbe calor rebajando la temperatura,

efecto que reflejar el termmetro. Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente, ms

rpidamente se evaporar el agua que empapa el pao. Este tipo de medicin se utiliza para dar

una idea de la sensacin trmica, o en los psicrmetros para calcular la humedad relativa y la

temperatura del punto de roco.

. . Volumenespecificodeaireseco.

El volumenespecfico v)esel vo lumenocupadopo runidaddemasadeunmaterial. Es

la inversade ladensidad, por locual nodependende lacantidaddemateria. Ejemplos:

dospedazosde ierrodedistinto tamao tienendiferentepesoyvolumenperoel peso

especfico de ambos sera igual. Este es independiente de la cantidad de materia

considerada para calcularlo. A las propiedades que no depe nd en de la cantidad de

materiase las llamapropiedades intensivas. entrodeestasestn tamb inporejemplo

el puntode fusin, puntodeebullicin, el brillo, el color, ladureza, etc.

donde, V esel volumen, mes lamasay es ladensidaddel material.

Seexpresaenunidadesdevolumensobreunidadesdemasa.

Ejemplo: .

. . Volumenespecificodevapordeagua


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es la pres

desaturac

devapor de agua a la te peratura e la me cla de

aire y

es la humedad relativa de la me cla de aire queseest considerando.

La importancia de esta manera de expresar la humedad ambiente estriba en que refleja

muy adecuadamente la capacidad del aire de admitir ms o menos vapor de agua, lo

que, en trminos de comodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de

evaporar la transpiracin, importante regulador de la temperatur a del cuerpo humano.

5.3.9 Manejo de la carta psicomtrica

Psicrometra es una palabra que impresiona, y se define como la medicin del contenido

de humedad del aire. Ampliando la definicin a trminos ms tcnicos, psicrometra es laciencia que involucra las propiedades termodinmicas del aire hmedo, y el efecto de la

humedad atmosfrica sobre los materiales y el confort humano.

Ampliando an ms, incluiramos el mtodo de controlar las propiedades trmicas del aire

hmedo. Lo anterior, se puede llevar a cab o a travs del uso de tablas psicromtricas o

de la carta psicromtrica.

Para asegurarse que la temperatura del bulbo hmedo registrada sea precisa, el flujo de

aire sobre el bulbo hmedo debe ser bastante rpido. El dispositivo diseado para girar

un par de termmetros, uno de bulbo seco y otro de bulbo hmedo, se conoce como

psicrmetro de onda. El instrumento consiste de dos termmetros, el de bulbo seco y el

de bulbo hmedo. Para operarlo, la mecha se satura sobre el bulbo hmedo con agua

limpia, o de preferencia, con agua destilada y se gira.

Para tomar las lecturas con el psicrmetro de onda, se recomiendan los siguientes pasos:

1. Sumerja la mecha sobre el bulbo hmedo en el agua. Slo una vez por cadadeterminacin de la hr, pero nunca entre una lect ura y otra. La evaporacin

progresiva de la humedad en la mecha, hasta que alcanza el equilibrio con la

humedad en el aire, es el factor que determina la lectura de bulbo hmedo.

2. Gire el psicrmetro durante 30 segundos. Rpidamente tome las lecturas, primero

en el termmetro de bulbo hmedo y luego en el de bulbo seco y antelas.Gire de


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nuevo el psicrmetro, tomando lecturas a intervalos de 30 segundos durante cinco

lecturas sucesivas, y anote las temperaturas en cada ocasin, o hasta que se

haya obtenido la lectura ms baja y que la ultima lectura revele una nivelacin o

curva de retorno. (Dos o ms lecturas sucesivas casi idnticas).

3. Utilice las tablas o la carta psicromtrica para obtener la hr. Normalmente, los

psicrmetros de onda vienen acompaados de una regla deslizable con las dos

escalas de temperaturas (bulbo hmedo y bulbo seco) y su hrcorrespondiente.

5.4 Aplicaciones en la industria alimentaria: Formulas lcteas,

Frutas deshidratadas, Secado de especies y plantasmedicinales, Tostadores de granos, Frutas y verduras


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PL A AS E I I ALES Y A A I AS

Productosnecesarios

Plantasmedicinalesyaromaticas

ecnica

Limpiarrestosde tierra.

Eliminarpartesdescompuestase inservibles.

olocarenel secadero

uraciondel secadoconbuensol

1a dias, segunsi son ojas, tallosoraces

en dimiento

1 ilodeproducto frescorinde100a150gdeproductoseco, segun tipodeplanta.

undacin elestina Prezde Almada 5

AS

Productosnecesarios

rutasmadurasdebuenacalidad banana,pina, mango,

mamon, guayaba,etc.)

Agua

etabisulfito: gramos/litro de agua o jugo de 1 a 2

limon/litrodeagua.

ecnica

Lavarlas frutasseleccionadas

Pelaryquitar laspartes inservibles semillas, partesdescompuestas, etc.).

ortarsegunel tipode frutaenmitades, cuartos,rodajas, tirasocubosBanarpor15min. ensoluciondemetabisulfitoojugode limon optativo)

olocarenel secadero

uraciondel secadoconbuensol2a5dias, segun tamanode loscortesde fruta

en dimiento

1 ilodeproducto frescorinde150a250gdeproductoseco, segun tipode fruta.


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Observaciones:

onel secadosinpretratamiento lacoloracionsetornaamenudomarronoscuraal final

del proceso.

Estosepuedeevitarsumergiendo las frutaspreviamenteen jugode limonoensolucion

demetabisulfitoparanoalterarel sabor. sodesecaderossolares

ORTALIZAS E OJA Y TALLO

Productosnecesarios

ortalizasde ojay tallo repollo, cebolla

de oja,espinaca, acelga, apio, etc.)

Agua

Tecnicaesmenuzarlas ojas, quitar laspartes inservibles

Lavar

ortaren laminaso tiras ojas)orodajas tallos)

uraciondel secadoconbuensol

1a2dias ojascomunes), 2a dias repolloytallos).

Ren dimiento

1 ilodeproducto frescorinde 0g repollo),200a250g ojas)deproductoseco.

Observaciones:

onel secadosinpretratamiento las ortalizasverdespierden facilmentesucolornatural.

Estosepuedeevitarrealizandopreviamenteunblanqueadoenaguacaliente.

undacin elestina Prezde Almada 7

ORTALIZAS E RUTO

Productosnecesariosortalizas de fruto toma te, locote,

zapallo, etc.)

Agua

Tecn ica

Lavarlas ortalizasseleccionadas


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ortar en dos o mas pedazos, quitar las partes inservibles semillas, partes

descompuestas, etc.)

ortaren tiras locote), rodajasocuartos tomate), cubos zapallo)

olocarenel secadero uraciondel secadoconbuensol2a dias

Ren dimiento

1 ilo de producto fresco rinde aproximadamente50 g toma te), 150 g locote), 00 g

zapallo)deproductoseco Usodesecaderossolares

ORTALIZAS E BULBO

Productosnecesarios

ortalizasdebulbo cebolla, ajo)

Agua

Tecn ica

Pelar, desmenuzar los dientes y

pelarlos ajo)

Lavar

ortarenrodajaso laminas cebolla)

ortar losdientesgrandesen2o ajo) olocar

enel secadero

uraciondel secadoconbuensol2a dias

Ren dimiento

1 ilodeproducto frescorinde150a200gdeproductoseco

undacin elestina Prezde Almada

ORTALIZAS E RAIZ Y TUBERCULOS

Productosnecesarios

ortalizas de raiz y

tuberculos zanahoria, papa,batata,

mandioca, etc.)

Agua

Tecnica

Lavarlashortalizasy tuberculosseleccionados

Pelar


42/43

Cortar en rodajas o cubos o rallar con rallador grueso

Blanquear con o sin metabisulfito 12 g/l (a excepcin de la mandioca)

Colocar en el secadero

Duracion del secado con buen sol

2 a 3 dias

Rendimiento

1 kilo de producto fresco rinde 150 a 200 g (papa),

200 a 250 g (batata), 300 a 350 g (zanahoria),

400 a 450 g (mandioca) de producto seco.

Observaciones:

Con el secado sin pretratamiento las zanahorias pierden facilmente su color natural y lapapa y la batata se ponen negros.

Esto se puede evitar realizando previamente un blanqueado en agua caliente.

40 Uso de secaderos solares

CARNES Y PESCADOS

Productos necesarios

Carne magra, pescado

frescos

Sal

Agua

Tecnica

Lavar

Cortar carne en tiras o

escalopes finos, quitar toda la grasa visible, filetear o trozar pescado segun tamano

Banar en salmuera de 150 a 200 g/l durante 5 min. (carne), respectivamente salmuera

saturada durante 10 a 20 min. (pescado) segun tamano de pedazos Colocar en el secadero

Duracion del secado con bu en sol

2 a 3 dias

Rendimiento


43/43

1 kilo de producto fresco rinde 300 a 400 g de producto seco.

Observaciones:

Carnes y pescado pueden tambien ser secados sin previo salado. Sin embargo, se

puede descomponer con mas facilidad durante y despues del secado.

Blanquear (optativo)

Colocar en el secadero

Bibliografa

(2) Brennan, J. et a. 1980. Las operaciones de la ingeniera de los alimentos. 2 ed. Ed.

Acribia, S.A. aragoza (Espaa). pp 319.

(3) McCabe,Warren.(2002)Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica(6,ed)Mexico:Ed

Mc Graw Hill.pag:85 -8 0.

(4) Nonhebel, G. El Secado de Slidos en la Industria Qumica. 1 ed. Espaa; 2002

(5)Secado por aspersin. Web sede. http:// www.virtual.unal.edu.co/.../ lecciones /.../

leccion _ .htm. [Visitado el 13 de febrero del 2010]

(6)Secado por atomizacin. Web sede. http://www.vibrasec.com/pag/tecsecspray3.htm.

[Visitado el 13 de febrero del 2010]

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Jhoana Trabajo de Secado