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i
PROPUESTA PARA LA ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO TIPO SNACK, A PARTIR DE PIÑA (ANANAS COMOSUS), VARIEDAD
CAYENA LISA.
SANDRA MILENA GIRALDO GONZALEZ FRANCISCO ALVAREZ RESTREPO
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL
CAMPUS PUENTE DEL COMUN 2000.
ii
PROPUESTA PARA LA ELABORACIÓN DE UN PRODUCTO TIPO SNACK, A PARTIR DE PIÑA (ANANAS COMOSUS), VARIEDAD
CAYENA LISA.
SANDRA MILENA GIRALDO G.
FRANCISCO ALVAREZ R.
Proyecto de grado para optar el título de Ingeniero de Producción Agroindustrial
Directora: Gloria Eugenia González M Ingeniera de Alimentos
UNIVERSIDAD DE LA SABANA
FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL
CAMPUS PUENTE DEL COMUN 2000.
iii
Nota de aceptación
_____________________
_____________________ _____________________
Jurado
_____________________ Jurado
_____________________ Jurado
_____________________
Santafé de Bogotá, Marzo del 2000
iv
A nuestros padres que con todo su esfuerzo, su gran empeño y dedicación, han logrado hacer de nosotros, seres humanos útiles a la sociedad.
v
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresamos nuestros mas sinceros agradecimientos a: DIOS, por todas las oportunidades dadas a nosotros en esta vida. GLORIA GONZALEZ MARIÑO, Ingeniera de Alimentos, Directora del proyecto y Decana de la facultad de Ingeniería de Producción Agroindustrial de la Universidad de la Sabana, Por habernos tenido en cuenta en la realización de este proyecto y por su apoyo constante durante toda la realización del mismo. GABRIELA CAEZ DE AMAYA, Ingeniera de Alimentos y Profesora de la Facultad de Ingeniería de Producción Agroindustrial de la Universidad de la Sabana, por su valiosa asesoría y colaboración en la parte texturométrica de nuestro trabajo. ANTONIO CUERVO, Asistente del Laboratorio de Operaciones Unitarias, por su valiosa colaboración y paciencia. LA UNIVERSIDAD DE LA SABANA, Facultad de Ingeniería de Producción Agroindustrial. Y a todas las personas que de una u otra manera colaboraron en el desarrollo de este proyecto.
vi
TABLA DE CONTENIDO
Pag GLOSARIO 30 RESUMEN 32 INTRODUCCION 34 1. OBJETIVOS 36 1.1 GENERAL 36 1.2 ESPECIFICOS 36 2. FUNDAMENTO TEORICO 37 2.1 GENERALIDADES 37 2.2 CARACTERISTICAS DE LA PIÑA 38
2.2.1 Piña Cayena Lisa 41
2.2.1 Indice de madurez de la piña Cayena Lisa 42 2.2.2 Descripción de la tabla de color de la piña Cayena Lisa
45 2.3 DESHIDRATACION OSMOTICA 47
2.4 ACTIVIDAD ACUOSA (aù) 51 2.5 SECADO 56
2.5.1 Deshidratación de alimentos 57
2.5.2 Transferencia de masa 59
vii
2.5.3 Cambios en la textura de los alimentos en el secado 62
2.5.4 Balance de materia 63
2.5.4.1 Balance de materia realizado en el producto 63 2.5.4.2 Balance de materia en el aire 65
2.5.5 Balance de energía 67
2.5.6 Adecuación del aire de secado 67
2.5.7 Curvas de velocidad de secado 68
2.5.8 Secado durante el periodo de velocidad constante 73
2.5.9 Secado durante el periodo de velocidad decreciente 74
2.5.9.1 Movimiento de la humedad en los sólidos, durante el periodo de velocidad decreciente 75
2.5.9.2 Cálculo de la velocidad de secado para el periodo de velocidad decreciente 77
2.6 TRANSMISIÓN DE CALOR 79
2.6.1 Transmisión de calor por conducción 80
2.6.2 Transmisión de calor por convección 82
2.6.3 Flujo de calor a través de paredes en serie 84
2.7 CALIDAD DE UN PRODUCTO DE ORIGEN AGROINDUSTRIAL 86 2.7.1 Análisis organoléptico 88
2.7.2 Características de la textura 88
2.8 OBTENCION DE PRODUCTO TIPO SNACK 89 3. MATERIALES Y EQUIPOS 91 3.1 MATERIALES 91
3.1.1 materias primas y solución osmótica 91
viii
3.1.2 Equipos y materiales 91 3.2 EQUIPO PARA LA DESHIDRATACION OSMOTICA 93 3.3 SECADOR DE BANDEJAS 93 4 PROCEDIMIENTOS 95 4.1 DETERMINACION DE HUMEDAD: (Método de estufa) 95 4.2 DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE SOLIDOS SOLUBLES TOTALES ( GRADOS BRIX) 98 4.3 DETERMINACION DE LA ACTIVIDAD ACUOSA 101 4.4 VARIACION DEL VOLUMEN 103 4.5 METODO EXPERIMENTAL 104
4.5.1 Materia prima 104
4.5.2 Preparación del agente osmótico 104 4.5.3 Preparación de las muestras y Diseño Experimental 106
4.5.3.1 Pruebas preliminares 106
4.5.3.1.1 Deshidratación osmótica 108 4.5.3.1.2 Secado por aire caliente 110
4.5.3.2 Pruebas finales y definitivas 111
4.5.3.2.1 Deshidratación osmótica 111 4.5.3.2.2 Secado por aire caliente 111 5 PRESENTACION DE RESULTADOS 113 5.1 PRUEBAS PRELIMINARES 115
5.1.1 Análisis de algunos productos del mercado 115 5.1.2 Humedad de la materia prima 118
5.1.3 Humedad a la salida de osmodeshidratación con y sin
ix
impregnación a vacío 118
5.1.4 Pruebas de secado por tres horas 119
5.1.5 Pruebas de secado por seis horas 121
5.2 PRUEBAS FINALES 128
5.3 PRUEBAS DEFINITIVAS 148
5.4 PRUEBAS DE ESTABILIDAD 149 5.5 BALANCES 152
5.5.1 Balance de Materia 153
5.5.1.1 Balance de materia para el producto 153 5.5.1.2 Balance de materia para el aire 154
5.5.2 Balance de Energía 156
5.5.2.1 Determinación de las perdidas (Qpérdidas) 157 5.5.2.2 Calor ganado por el aire en el intercambiador ( Q intercambiador)
160 5.5.2.3 Calor total por conducción (Q conducción) 161 5.5.2.4 Cálculo del total suministrado por el vapor de agua (Q Ta) 161
6 ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS PARA PRUEBAS EXPERIMENTALES 163
6.1 PRUEBAS PRELIMINARES 163
6.1.1 Proceso de secado con aire caliente por tres horas 163 6.1.2 Proceso de secado con aire caliente por seis horas 164
6.2 PRUEBAS FINALES 168 6.3 PRUEBAS DEFINITIVAS 172 6.4 PRUEBAS DE ESTABILIDAD 177 6.5 ANALISIS DEL PRODUCTO OBTENIDO 177
x
6.5.1 Estudio de textura 177 6.5.2 Análisis organoléptico 182
6.5.3 Comparación del producto obtenido con un producto tipo "Snack" 203
7. DESVENTAJAS DEL PROCESO PROPUESTO 205 CONCLUSIONES 206 RECOMENDACIONES 208 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 210 ANEXOS 213 ANEXO A 214 ANEXO B 220 ANEXO C 223
xi
LISTA DE TABLAS
Pag.
Tabla 1. Características fisico-químicas de la piña 39
Tabla 2. Componentes principales de la piña en 100 g. de 40
porción comestible
Tabla 3. Datos de cultivo de piña Cayena lisa localizado en 45
Palmira (Valle del Cauca).
Tabla 4. Dirección del movimiento del agua en la osmosis 48
Tabla 5. Contaminaciones probables para distintos alimentos 52
en distintos rangos de actividad acuosa (aù)
Tabla 6. Influencia de la actividad acuosa en la flora microbiana 54
de los alimentos
Tabla 7. Agentes osmóticos potenciales para la deshidratación 55
de alimentos
Tabla 8. Características de capacidad y dimensión del tanque de 93
Deshidratación
xii
Tabla 9. Codificación de colores de acuerdo al pretratamiento 110
y muestra.
Tabla 10. Codificación de colores de acuerdo al pretratamiento 112
y muestra para pruebas definitivas de proceso.
Tabla 11. Esquema de desarrollo del estudio 113
Tabla 12. Análisis de Productos existentes en el mercado 116
Tabla 13. Aspecto y sabor de los productos tipo snack analizados 117
Tabla 14. Humedad porcentual de Materia Prima. 118
Tabla 15. Humedad porcentual final en base húmeda , 119
de pretratamientos.
Tabla 16. Datos obtenidos en la prueba de secado por tres horas. 120
Tabla 17. Humedad Final en base húmeda, obtenida luego 121
de un proceso por 3 horas a 70 ºC con pretratamiento por D.O.V.
Tabla 18. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 122
a 70 ºC con pretratamiento por D.O.(1)
Tabla 19. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 122
a 70 ºC con pretratamiento por D.O. (2)
xiii
Tabla 20. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 123
a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. (3)
Tabla 21. Resultados obtenidos en la prueba por seis horas 123
a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V (4)
Tabla 22. Valores de cinética de secado, para el periodo de 125
velocidad constante en un proceso por 6 horas a 70 ºC, con
pretratamientos D.O.V. y D.O.
Tabla 23. Humedad Final obtenida, luego de procesos por 6 horas 128
a 70 ºC con pretratamientos por D.O.V. y D.O.
Tabla 24, Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC con 129
pretratamiento por D.O.V.
Tabla 25. Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC
130
sin pretratamiento (“Fresca”)
Tabla 26. Resultados obtenidos en la prueba a 60 ºC con 131
pretratamientos por D.O.
Tabla 27. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC con 132
pretratamiento por D.O.V
Tabla 28. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC sin 133
pretratamiento (“Fresca”)
Tabla 29. Resultados obtenidos en la prueba a 70 ºC con 134
xiv
pretratamiento por D.O.
Tabla 30. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC con 135
pretratamiento por D.O.V.
Tabla 31. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC sin 136
pretratamiento (“Fresca”)
Tabla 32. Resultados obtenidos en la prueba a 80 ºC con 137
pretratamiento por D.O
Tabla 33. Valores de cinética de secado, para el periodo 145
de velocidad constante en procesos por 10 horas a 60, 70 y
80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 34. Velocidad de secado en periodo constante 146
(Kg de agua /m2 min); en procesos por 10 horas a 60, 70 y
80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 35. Humedad porcentual final obtenida luego de procesos 147
por 10 horas a 60, 70 y 80 C con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 36. Variación porcentual de volumen en secado por 147
10 horas a 60, 70 y 80 ºC con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 37. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y 148
humedad final en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas
definitivas a 60 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 38. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 149
en base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas
xv
a 70 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca
Tabla 39. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 149
base humedad, para el proceso de secado de las pruebas definitivas a
80 ºC, con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 40. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 150
en base humedad, para las pruebas definitivas a 60 ºC, después de
cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los
pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 41. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y 151
humedad en base humedad, para las pruebas definitivas a 70 ºC
después de cinco meses de haber sido deshidratadas por aire
caliente y con los pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 42. Promedios porcentuales de actividad acuosa (aw) y humedad 151
en base humedad, para las pruebas definitivas a 80 ºC, después de
cinco meses de haber sido deshidratadas por aire caliente y con los
pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Tabla 43. Condiciones del aire en los tres puntos principales del 152
secador de bandejas
Tabla 44. Condiciones iniciales y finales del producto 153
(piña) en los tres pretratamientos a 60 ºC
Tabla 45. Condiciones iniciales y finales del producto 153
(piña) en los tres pretratamientos a 70 ºC
xvi
Tabla 46. Condiciones iniciales y finales del producto 154
(piña) en los tres pretratamientos a 80 ºC
Tabla 47. Temperaturas del aire interior y exterior. 157
Tabla 48. Calor cedido al ambiente 160
Tabla 49. Calor de conducción para las diversas temperaturas 161
del proceso de secado
Tabla 50. Calor total suministrado por el vapor de agua 162
Tabla 51. Participación de cada uno de los calores 162
respecto al calor total suministrado por el vapor de agua.
Tabla 52. Coeficientes cinéticos y humedad final, logrados 165
en las pruebas de seis horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. y D.O.
Tabla 53. Humedad porcentual final en base húmeda, de las pruebas 173
definitivas.
Tabla 54. Actividad acuosa (aù), en pruebas definitivas. 175
Tabla 55. Humedad y velocidad al final del secado por aire caliente 178
Tabla 56. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en muestras 179
sin pretratamiento
Tabla 57. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en 179
xvii
muestras pretratadas D.O.
Tabla 58. Fuerza máxima y Distancia a fuerza máxima en 180
muestras pretratadas D.O.V
Tabla 59. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 183
elaborado a 70º C, en cuanto a color.
Tabla 60. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. 184
y D.O. en cuanto a color.
Tabla 61. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. 184
y FRESCA. en cuanto a color
Tabla 62. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA 185
y D.O. en cuanto a color.
Tabla 63. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 185
elaborado a 70º C, en cuanto a color.
Tabla 64. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 187
elaborado a 70º C, en cuanto a olor.
Tabla 65. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. 188
xviii
en cuanto a olor.
Tabla 66. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 188
FRESCA. en cuanto a olor.
Tabla 67. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA 189
y D.O. en cuanto a olor.
Tabla 68. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 189
elaborado a 70º C, en cuanto a olor
Tabla 69. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 191
elaborado a 70º C, en cuanto a sabor
Tabla 70. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. 192
en cuanto a sabor.
Tabla 71. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 192
FRESCA. en cuanto a sabor.
Tabla 72. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y 193
D.O. en cuanto a sabor.
xix
Tabla 73. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 193
elaborado a 70º C, en cuanto a sabor
Tabla 74. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 195
elaborado a 70º C, en cuanto a palatabilidad.
Tabla 75. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. 196
en cuanto a palatabilidad.
Tabla 76. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 196
FRESCA. en cuanto a palatabilidad.
Tabla 77. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y 197
D.O. en cuanto a palatabilidad.
Tabla 78. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 197
elaborado a 70º C, en cuanto a palatabilidad.
Tabla 79. Resultados obtenidos de la prueba organoléptica al producto 199
elaborado a 70º C, en cuanto a apariencia
Tabla 80. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y D.O. 200
xx
en cuanto a apariencia.
Tabla 81. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre D.O.V. y 200
FRESCA. en cuanto a apariencia.
Tabla 82. Prueba F para varianzas de dos muestras, entre FRESCA y 201
D.O. en cuanto a apariencia.
Tabla 83. Estadígrafo obtenido de la prueba organoléptica al producto 201
elaborado a 70º C, en cuanto a apariencia.
Tabla 84. Comparación del producto obtenido con un producto tipo snack 203
existente en el mercado.
xxi
LISTA DE FIGURAS
Pag.
Figura 1 Tabla de color de piña Cayena Lisa 45
Figura 2 Curva teórica de la humedad de equilibrio a una 61
temperatura determinada (MCCABE:W.L. operaciones
básicas de ingeniería química. Mc. Graw Hill.1991)
Figura 3 Curva típica de velocidad de secado para condiciones de 72
secado constante, humedad en base seca en función del tiempo
Figura 4 Curva de velocidad de secado, en función del contenido 72
de humedad
Figura 5. Transmisión de calor por conducción 80
Figura 6. Flujo de calor a través de paredes en serie 84
Figura 7. Secador de Bandejas de Tiro Forzado. 94
Figura 8. Piñas utilizadas en las pruebas 107
Figura 9. Rodajas de piña de la parte central 107
Figura 10. Octavos de piña utilizadas en las pruebas preliminares 108
Figura 11. Comportamiento psicrométrico del proceso de secado 156
xxii
LISTA DE DIAGRAMAS
Pag.
Diagrama 1. Balance de materia realizado en el producto 64
Diagrama 2. Determinación de humedad por el método de estufa 97
Diagrama 3. Determinación de sólidos solubles totales (º Brix) 100
Diagrama 4. Determinación de la actividad acuosa (aù). 102
Diagrama 5. Variación de la humedad critica en base seca 166
(Kg agua / Kg s.s.) para los pretratamientos, D.O. y D.O.V.
para secado por 6 horas a 70 ºC
Diagrama 6. Variación de la velocidad de secado (Kg agua/ min m2) 166
en el periodo de velocidad constante para los pretratamientos,
D.O. y D.O.V. en secado por 6 horas a 70 ºC
Diagrama 7. Humedades finales en base húmeda para los 169
pretratamientos D.O. y D.O.V en secado por seis horas a 70 ºC.
Diagrama 8. Velocidad de secado (kg agua/m2 min)en el periodo 170
constante para las pruebas finales.
xxiii
Diagrama 9. Humedades criticas en base seca, presentadas 170
en las pruebas finales.
Diagrama 10. Tiempos Críticos (minutos), presentados 170
en las pruebas finales.
Diagrama 11. Humedades finales en base húmeda
obtenidas en las pruebas finales 171
Diagrama 12. Variación porcentual de volumen en secado por
10 horas a 60, 70 y 80 ºC, con pretratamiento D.O., D.O.V. y “FRESCA” 171
Diagrama 13. Humedades porcentuales finales e iniciales en 172
base húmeda de la prueba definitiva de 60 ºC
Diagrama 14. Humedades porcentuales finales e iniciales en 173
base húmeda de la prueba definitiva de 70 ºC.
Diagrama 15. Humedades porcentuales finales e iniciales en 173
base húmeda de la prueba definitiva de 80 ºC.
Diagrama 16. Humedad porcentual final en base húmeda, 174
en el proceso de secado para piña fresca, de las pruebas
definitivas, en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales.
Diagrama 17. Humedad porcentual final en base húmeda, 174
en el proceso de secado para D.O.V, de las pruebas definitivas,
en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales.
xxiv
Diagrama 18. Humedad final en base húmeda, en el proceso 175
de secado para D.O.., de las pruebas de simulación industrial,
en comparación con los resultados obtenidos en pruebas finales.
Diagrama 19. Actividad acuosa (aù) , en pruebas de definitivas a 60 ºC 176
Diagrama 20. Actividad acuosa (aù) , en pruebas definitivas a 70 ºC, 176
Diagrama 21.Actividad acuosa (aù) , en pruebas definitivas a 80 ºC, 176
xxv
LISTA DE GRAFICAS
Pag
Gráfica 1. Humedad en base seca respecto al tiempo, 120
para la prueba de 3 horas a 70 ºC con pretratamiento D.O.V.
Gráfica 2. Ajuste de los datos de humedad en base seca 124
(Kg agua/Kg s.s.) a una recta, con respecto al tiempo de proceso (min),
durante 6 horas a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para los
casos 3 y 4 y D.O. para los casos 1 y 2.
Gráfica 3. 1-Y contra la raíz del tiempo en horas, para 126
el periodo de velocidad decreciente, en procesos por 6 horas
a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para 3 y 4 y D.O. para 1 y 3.
Gráfica 4. Velocidad de secado (Kg agua/min m2) contra humedad 127
en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 6 horas
a 70 ºC, con pretratamientos D.O.V. para 3 y 4 y D.O. para 1 y 2.
xxvi
Gráfica 5. Ajuste de los datos de humedad en base seca (Kgagua/Kgs.s) 138
a rectas, con respecto al tiempo de proceso (min), en las tres
diferentes temperaturas y con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”.
Gráfica 6. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para el periodo de 139
velocidad decreciente, en procesos por 10 horas a 60 ºC con
pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”.
Gráfica 7. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para 140
el periodo de velocidad decreciente, en procesos por
10 horas a 70 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”.
Gráfica 8. 1-Y contra la raíz del tiempo en minutos, para 141
el periodo de velocidad decreciente, en procesos por
10 horas a 80 ºC con pretratamientos D.O.V., D.O. y “Fresca”.
Gráfica 9. Velocidad de secado (Kg agua/Kg s.s) contra humedad 142
en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas
a 60 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
Gráfica 10. Velocidad de secado (Kg agua/Kg s.s) contra humedad 143
en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas
a 70 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
xxvii
Gráfica 11. Velocidad de secado (Kg agua/Kg s.s) contra humedad 144
en base seca (Kg agua/Kg s.s), para un proceso por 10 horas a
80 ºC, con pretratamientos D.O., D.O.V. y “Fresca”.
xxviii
NOMENCLATURA
rGlobal : Resistencia Global
m1 : Masa inicial de producto
m f : Masa final del producto
f i : Fracción de sólidos inicial
f f : Fracción de sólidos final
X i : Fracción de agua inicial (Base Seca)
X f : Fracción de agua final (Base Seca)
m aire seco : flujo másico de aire seco
A s : Area de entrada de aire al secador
V i : Velocidad del aire a la entrada al secador
V c : Velocidad del aire a la entrada a la cámara de secado
ρ : Densidad del aire
H : Humedad absoluta del aire
t : Tiempo
Q to : Calor total cedido por el vapor de agua.
h fg : Calor latente de condensación.
Xx : Calidad del vapor.
m vapor : Flujo másico del vapor de agua
L s : Peso total del sólido seco
X : Humedad en base seca
X* : Humedad de equilibrio
X L : Humedad Libre
R : Velocidad de secado
xxix
Ae : Area superficial expuesta al secado
X c : Humedad critica en base seca
De : Difusividad efectiva.
X t : Humedad en el tiempo t.
B.S. : Base Seca.
B.H. : Base húmeda.
X o : Humedad en el tiempo inicial B.S.
dx : Espesor infinitesimal
dT : Gradiente de temperatura
K : Intercepto con el eje (1-Y) en la gráfica 1-Y contra la raíz del
tiempo.
k : Conductividad térmica del material.
L : Semiespesor
Q conducción : Calor por conducción
Q convección : Calor por convección
h c : Coeficiente de transferencia de calor por convección
T a : Temperatura del fluido calefactor.
T s : Temperatura de la superficie del sólido.
A T : Area total del intercambiador de calor
Q perdidas : Calor cedido al ambiente
A bandejas : Area total zona de bandejas
A Total : Area total del secador
∆x 1 : Espesor lamina de acero
∆x 2 : Espesor lamina de fibra de vidrio
h exterior : Coeficiente de transferencia de calor para aire inmóvil
h interior : Coeficiente de transferencia de calor para aire en movimiento
Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería
Glosario
xxx
GLOSARIO
Adiabático: Transformación termodinámica que se lleva a cabo sin que se
produzca intercambio de calor entre el sistema y el medio circundante.
Calor: Energía transferida entre dos sistemas y que esta exclusivamente
relacionada por la diferencia de temperatura existente entre ellos. Se mide en
unidades de trabajo (Joule, Ergio o Caloría).
Calor latente: Es el calor que no presenta un aumento de temperatura al entrar
energía a un sistema, pero si favorece su cambio de fase.
Calor Sensible: Es el calor que presenta un aumento de temperatura al entrar
energía a un sistema.
Entalpía: magnitud termodinámica ( contenido de calor de un material). Se
utiliza en el cálculo de procesos que se desarrollan a presión constante por lo que
es de importancia en el cálculo de procesos térmicos y físicos.
Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería
Glosario
xxxi
Humedad: Medida de la concentración de agua o vapor de agua en un sólido,
líquido o gas.
Humedad relativa: Relación entre la masa de agua o vapor de agua que existe
en un determinado volumen y la cantidad de agua o vapor de agua necesaria para
que sature dicho volumen a la misma temperatura: se expresa en porcentaje (%).
Humedad absoluta: Masa de agua o vapor de agua por unidad de volumen.
Manómetro: Instrumento utilizado para medir la presión de los fluidos en un
espacio cerrado.
Textura: Propiedad sensorial de los alimentos que es detectada por los sentidos
del tacto, vista y oído y que se manifiesta cuando el alimento sufre una
deformación.
Termohigrómetro: Aparato para la medición de la temperatura y humedad de
un gas o vapor.
Termoanemómetro: Instrumento para la medición de la temperatura y humedad
de fluidos gaseosos, particularmente el aire.
Universidad de La Sabana Facultad de Ingeniería
Resumen
xxxii
RESUMEN
Para la elaboración de un producto "tipo snack", a partir de piña variedad Cayena
Lisa, se realizó un análisis de 6 snacks diferentes encontrados en el mercado, con
el fin de establecer las características mas comunes presentadas por estos
productos, y de esta forma realizar un estudio de los efectos presentados por la
piña después de un pretratamiento osmótico, con y sin pulso de vacío y de la piña
sin ningún tipo de tratamiento, al ser sometida al secado tradicional por aire
caliente.
Se tomaron rodajas de piña, a las cuales se les realizó una inmersión en una
solución osmótica de Sacarosa comercial 65% grados Brix, durante 2 horas a 40
ºC. La inmersión en la solución osmótica se realizó con y sin pulso de vacío de
cinco minutos (5 min. a 10inHg) al inicio del proceso. Tanto la piña que tuvo
tratamiento osmótico como la que no lo tuvo, fueron llevadas a un proceso de
secado por aire caliente para completar su proceso de deshidratación y de esta
forma determinar, las curvas de secado presentadas por la piña con y sin
pretratamientos y en forma de rodajas, con el fin de establecer si esta sería la
forma que debería presentar el producto para ser deshidratado. El proceso de
Deshidratación Osmótica y el de Secado por Aire Caliente fueron realizados
respectivamente, en un deshidratador osmótico y un secador de bandejas que se
encuentran ubicados en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de
Ingeniería de La Universidad de La Sabana.
En la segunda parte de la experimentación y pruebas finales, de acuerdo a los
resultados arrojados en la parte preliminar, se realizaron pruebas de secado por
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Resumen
xxxiii
aire caliente a temperaturas de 60, 70 y 80 ºC, a octavos de piña de un
centímetro de espesor, a los cuales se les realizó pretratamiento osmótico con y
sin pulso de vacío y sin ningún tipo de pretratamiento.
En la experimentación final se determinó el contenido de humedad, volumen, y
peso de cada una de las muestras en seguimiento, tanto al inicio como al final del
proceso, con el fin de determinar la pérdida de agua, cambio de volumen, y
parámetros cinéticos de secado en las muestras procesadas, la humedad final
alcanzada, actividad acuosa y el porcentaje de sólidos solubles totales (ºBrix),
procurando así un valor inferior a la humedad objetivo, adicionalmente se
sometieron a un análisis texturométrico, con el fin de determinar el grado de
fracturabilidad de las mismas, y de estas se escogieron las muestras obtenidas a
partir del proceso de secado a 70 ºC dadas las características arrojadas por el
estudio, para realizarles un análisis organoléptico, con el fin de establecer el grado
de aceptación de los productos obtenidos en los diferentes pretratamientos.
De acuerdo a los resultados arrojados por la experimentación se determinó cual
seria el mejor de los proceso para la elaboración de un producto "tipo snack ".
Se realizó un análisis de contenido de humedad, actividad acuosa y grados Brix a
la piña deshidratada considerada como el producto final, la cual fue almacenado
durante 5 meses a temperatura ambiente y empacadas en bolsas de polietileno
sellables, con el fin de corroborar la estabilidad del producto.
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Introducción
34
INTRODUCCION
En la actualidad, la tendencia de los consumidores en el mercado de los alimentos,
se inclina hacia los productos naturales o mínimamente procesados, pero al mismo
tiempo de prolongada vida útil. Productos que además de conservar su sabor
característico y su valor nutricional, sean de fácil y rápido consumo.
El secado directo por aire caliente, ha sido el método tradicionalmente utilizado en
la elaboración de productos deshidratados a nivel industrial, pero, según estudios
realizados se ha demostrado que por si solo no ayuda a mantener en los alimentos
las características físicas y organolépticas esperadas por el consumidor, mientras
que la deshidratación osmótica, ha demostrado en diversas investigaciones
realizadas, que ayuda a mantener en los alimentos características tales como su
valor nutricional, textura y sabor. Al combinar tanto la deshidratación osmótica
como el secado por aire caliente, se pueden obtener productos "tipo Snack" que
conserven las características mencionadas.
La piña (Ananas comosus L.) se ha clasificado como una de las frutas más finas de
los trópicos y es conocida y estimada en todo el mundo. Nuestro país ha generado
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Introducción
35
tecnología suficiente que permite un desarrollo comercial del cultivo y por estar
ubicado en el trópico, le permite producir fruta durante todo el año dándole así,
ventajas competitivas sobre los demás países productores.
Con el presente trabajo, se espera poder dar una propuesta para la elaboración de
un producto tipo snack, a partir de piña variedad Cayena lisa, mediante la
utilización de la deshidratación osmótica y el secado por aire caliente. Eligiendo el
mejor de proceso para la consecución de un producto final que cumpla con las
características esperadas por el consumidor en cuanto a textura, sabor
característico y valor nutricional.
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Objetivos
36
1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Establecer las condiciones de proceso en la operación de secado, para la
elaboración de un snack, empleando tres tipos de materia prima: Piña fresca,
osmodeshidratada y piña osmodeshidratada con impregnación a vacío.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Establecer un procedimiento general por medio de ensayos preliminares,
seleccionando las variables de secado adecuadas en cada caso.
• Elaborar los snacks, según los pretratamientos utilizados y establecer las
condiciones finales adecuadas.
• Comparar los tres productos, obtenidos a partir de diferentes pretratamientos,
por medio de un ensayo organoléptico y de textura, con el fin de establecer
cual de ellos es el mejor.
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Fundamento Teórico
37
2. FUNDAMENTO TEORICO
2.1 GENERALIDADES
Las frutas en general, se dividen en tres categorías según el mercado:
• Tradicionales : Dentro de este grupo están las frutas con una producción
tradicional en los grandes mercados de todo el mundo. Se pueden ubicar en
este grupo: la uva, la manzana, la pera y los duraznos.
• Tropicales : Se producen en climas cálidos. En este grupo se encuentran: los
cítricos, el banano, el mango, el kiwi, el maracuyá y la piña.
• Exóticas : Son todas las demás frutas y la mayoría de éstas se encuentran en el
trópico. Colombia es conocida por tener las frutas más exóticas del mundo1.
Ej.: Uchuva, feijoa, granadilla, pitahaya, tomate de árbol, etc.
1. Gaviria Londoño, Jaime. Cátedra de Mercados. Facultad de Ingeniería. Universidad de la Sabana. Chía. Colombia. 1999.
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38
2.2 CARACTERISTICAS DE LA PIÑA
La piña es una fruta tropical que ocupa los primeros lugares de importancia a nivel
mundial. “Aunque los principales productores de esta fruta son Hawai, Filipinas y
Formosa, su origen es Suramericano (Amazonía y Orinoquía), y de allí de extendió
por toda América hacia el mundo”2.
La piña es un herbácea tropical perenne, perteneciente a la familia bromilácea, de
la cual, esta bromelia es el género mayor y más importante. Se le conoce
científicamente como Ananas comosus. La mayor parte de las 850 especies que
forman la familia, son plantas que crecen sobre las copas de los árboles de los
trópicos y subtrópicos del nuevo mundo. De éstas, sólo la piña es de valor
económico real. El fruto está constituido por múltiples frútelos fusionados que
conforman la parte comestible. Exteriormente cada frútelo aparece revestido de
una corteza dura que al mismo tiempo se encuentra revestida por los sépalos.
Las características fisico-químicas generales de la piña se pueden apreciar en la
tabla 1 y son:
2 Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El cultivo de la piña : La piña. Bogotá. P. 3. 1985.
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39
Tabla 1. Características fisico-químicas de la piña
Análisis general Piña Grados Brix 10.80- 17.50 Acidez titulable (% ac. Cítrico) 0.60- 1.62 % de cenizas 0.30- 0.42 % de agua 81.20- 86.20 % de fibra 0.30- 0.61 % de nitrógeno 0.045- 0.115 % de extracto etéreo 0.2 Esteres (ppm) 1.00- 250 Pigmentos (ppm de carotenos) 0.2- 2.5 % en peso de glucosa 1.00- 3.20 % en peso de fructuosa 0.6- 2.3 % en peso de Sacarosa 5.9- 12.0 % de almidón < 0.002 % de celulosa 0.43- 0.54 % de hexosas 0.10- 0.15 % de pentosa 0.33- 0.43
Fuente : Hulme A. C.. The biochemistry of fruits and their products. Vol. II. 1971.
El contenido de agua de una piña se encuentra entre el 81% y el 86% y posee
además una alta concentración de sólidos solubles ( 10-17 °Brix). En cuanto a los
ácidos titulables, su contenido es del 0.6 al 1.6%. El aroma típico de la piña, es
ocasionado por la presencia de ésteres como el acetato de etilo y el isocaproato de
metilo.
La piña se ha clasificado como una de las frutas más finas de los trópicos y es
conocida y estimada por todo el mundo. El cultivo de la piña es una empresa
agrícola altamente tecnificada; un ejemplo típico de las llamadas "agri-business".
Su cultivo, requiere la aplicación de las mejores prácticas agronómicas y una
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administración apropiada que le proporcione la oportunidad de aportar una mayor
producción por cuerda y producir una fruta de la mejor calidad. En la tabla 2, se
aprecian los Componentes principales de la piña en 100 g. de porción comestible.
Tabla 2. Componentes principales de la piña en 100 g. de porción comestible
COMPONENTE CANTIDAD COMPONENTE CANTIDAD Contenido energético de componentes digestibles
236 (Kj) Nicotinamida 220 µg
Contenido energético de 100 gr. De porción digestible
56 (kcal) Acido pantoténico 180 µg
Agua 85.3% Vitamina B6 75 µg Proteína 0.5% Acido fólico 4 µg Grasa 0.2% Carbono 19 µg Acidos orgánicos 0.7% Aminoácidos Hidratos de carbono 12.4% Lisina 11 mg. Fibra 1.4% Metionina 2 mg. Sales minerales 0.4% Fenilalanina 13 mg. Composición por 100 gr. Porción comestible Sales minerales
Triptófano 13 mg.
Sodio 2 mg Tirosina 13 mg. Magnesio 17 mg. Hidratos de Carbono Calcio 16 mg. Glucosa 2130 mg Nitrógeno 175 mg. Fructosa 240 mg Manganeso 110 µg. Sacarosa 7830 mg Hierro 400µg Lípidos Cobre 80 µg Acido palmítico 10 mg Zinc 260 µg Acido esteárico 5 mg. Fósforo 9 mg. Acido oleico 20 mg. Cloro 40 mg Acido linoleico 40 mg Flúor 14 µg Acido linolénico 30 mg. Yodo 5 µg Otros Selenio 1 µg Acido málico 95 mg
Vitaminas Acido cítrico 630 mg. Carotenos 60 µg Acido salícilico 2100 mg E 100 µg B1 80 µg B2 30 µg Fuente: Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. El cultivo de la piña . Bogotá. pag 5. 1985
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41
2.2.1 Piña Cayena lisa.
Origen : FARINOSAS
Familia : BROMELIACEAS.
Género : ANANAS
Especie : COMOSUS
Variedad : CAYENA LISA
Conocida científicamente con el nombre de Ananas comosus L. Meer, es una
variedad fruto de múltiples experimentaciones hechas especialmente en Hawai.
Fue importada a Colombia a principios de 1968 y empezó a cultivarse en el
departamento del Atlántico3.
3 . Torreggrani, Danila. 1993
La variedad Cayena lisa tiene de 70 a 8O hojas con márgenes sin espinas las
cuales son moderadamente largas y de un color verde oscuro, con manchas
pardorojisas. La fruta es generalmente cónica con un diámetro mayor en la base
que en la parte superior, de ojos profundos y con un peso entre 2 y 3.5
kilogramos. La pulpa es amarilla clara, jugosa y de sabor muy agradable,
particularmente en frutas cosechadas en verano.
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42
2.2.1.1 Indice de madurez de la piña Cayena lisa
La piña sufre cambios durante su maduración, cuando está inmadura los ojos son
de color gris o verde claro; las pequeñas bracteas, que cubren la mitad de cada
ojo son grises o casi blancas, dando al fruto aspecto grisáceo. A medida que está
madura, el espacio que hay entre los “ojos” se llena y el color cambia en forma
gradual de verde oscuro a verde claro.
Además los “ojos” cambian de puntiagudos a aplanados, con una ligera depresión
en el centro. El fruto se vuelve más grande y aromático y en el caso de la variedad
Cayena Lisa, ésta toma un color amarillo claro o dorado cuando está madura.
Pantastico4 cita una tabla de colores de la corteza que va de cero a seis para
establecer las diferentes etapas de maduración. (Ver Figura 1).
Las condiciones de cultivo influyen en los parámetros físicos y fisiológicos, así por
ejemplo: piñas producidas a mayor altura sobre el nivel del mar, presentan un
mayor contenido de ácido, lo cual alarga su período de almacenamiento; en
cambio piñas cultivadas en climas más calientes contienen menos ácidos. El clima
también influye en el color y la forma.
4 Investigador Científico. Laboratorio de Investigaciones de Química del Café. LIQC. 1985
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Según Hansen H., la piña no es una fruta climatérica y por lo tanto no debe
esperarse que su sabor mejore luego de su recolección5. Los cambios que se
producen sólo tienen que ver con el contenido de ácidos.
El mejor indicador para la cosecha es el cambio de color de la cáscara a un tono
más claro (disminución de la clorofila de la zona peduncular). Si es para
exportación las ¾ partes de la fruta deben haber cambiado de color. El cambio de
tono, a un color más claro se correlaciona con el contenido de azúcares en la
pulpa. En zonas de cultivo con climas extremadamente cálidos y húmedos, éste
indicador no es válido, caso en el cual se utiliza como índice de cosecha óptimo, la
muerte de hojitas sobre la superficie de la fruta.
La Federación Nacional de Cafeteros recomienda como norma de calidad para el
mercado interno y de exportación que la fruta debe estar con maduración entre ½
a ¾, en el término “pintón” y textura firme, sin deformaciones y con una sola
corona. Sugiere además algunas recomendaciones en cuanto al tamaño mínimo y
máximo.6
5 Hansen H. III Reunión Técnica de la Red Latinoamericana de Frutas Tropicales, P.157 – 168. Manizales. Colombia. 1989. 6 Gallo P. Fernando. Indice de madurez de la piña Cayena Lisa y Proyecto de Norma de Calidad. Colombia. 1988.
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45
Tabla 3. Datos de cultivo de piña Cayena lisa localizado en Palmira (Valle del
Cauca).
CARACTERISTICA VALOR Peso del fruto (gr.) 1342.5 Longitud de la corona (cm.) 16.7 Longitud del fruto (cm.) 15.0 Diámetro medio (cm.) 11.9 Color de la pulpa Amarillo Porcentaje de acidez 0.58 Sólidos Solubles (Grados Brix) 13.0 Acido Ascórbico (mg/100 ml. de jugo) 13.3 Fuente: Torres R. y Ríos D. Frutales, ICA.1986
2.2.1.2 Descripción de la tabla de color de la piña Cayena lisa
El estado de maduración en que se debe cosechar la piña, depende en gran parte
de su destino o uso final. Los frutos para consumo directo generalmente se
cosechan con un 25% de amarillamiento, que corresponde a una madurez con alto
contenido de sólidos y bajos valores de acidez.
El aumento de tamaño, el ablandamiento y el desarrollo de aromas son otras de
las características de madurez. La variedad Cayena Lisa toma un color amarillo
claro o dorado.
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46
La siguiente clasificación por el color de la corteza7, sirve para establecer las
diferentes etapas de maduración:
No. 0 (Madurez 25%): Fruto bien desarrollado de color verde oscuro. Todos los
ojos están verdes, sin trazas de amarillo.
No. 1 (Madurez 25%): Algunos ojos del tercio basal han disminuído en la
intensidad del verde y surge un leve tono amarillo. Menos del 20% de los ojos
están predominantemente amarillos.
No. 2 (Madurez 50%): En la base del fruto se incrementa la cantidad de ojos de
coloración verde con leves tonos amarillos. Entre el 20 y el 40% de los ojos están
coloreados de amarillo en forma predominante.
No. 3 (Madurez 50%): Aumenta la intensidad del amarillo en los ojos del tercio
basal. Entre el 55 y el 65% de los ojos están por completo amarillos.
No. 4 (Madurez 50%): En la zona basal de la fruta se presenta mayor cantidad de
ojos de coloración amarilla con visos anaranjados y ojos de color verde con leves
tonos amarillos en la zona media y de la corona. Entre el 65 y el 90% de los ojos
están por completo amarillos.
7 Borrero de Villamizar, Fanny. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 1985.
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47
No. 5 (Madurez 75%): En la zona basal y media se aprecia una coloración amarilla
con visos anaranjados. En la zona de la corona aumenta la cantidad de ojos color
verde amarillento. Menos del 90% de los ojos están por completo amarillos y el
resto color anaranjado rojizo.
No. 6 (Madurez 75%): El fruto presenta una coloración completamente
anaranjado. La corteza tiene un color pardo rojizo predominante.
2.3 DESHIDRATACION OSMOTICA
- Osmosis: un caso especial de la difusión
La reconcentración osmótica (deshidratación), es la remoción de agua desde una
solución diluida contenida dentro de una membrana semipermeable, hacia una
solución concentrada que rodea la membrana por contacto directo del producto, la
solución utilizada para el favorecimiento del fenómeno consiste en un medio
hipertónico de alta concentración de azúcar o solución salina para frutas y
vegetales respectivamente. La difusión del agua no se ve afectada por que cosa
está disuelta en ella sino solamente por cuanto se encuentra disuelto, o sea, por la
concentración de partículas de soluto (moléculas o iones) en el agua. En la
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48
ósmosis, las moléculas de agua difunden de una solución hipotónica, la cual
contiene menos soluto y por lo tanto un potencial hídrico mayor ( o desde el agua
pura) a una solución hipertónica, la cual tiene más soluto y menor potencial
hídrico, a través de una membrana selectivamente permeable. Ver tabla 48.
Tabla 4. Dirección del movimiento del agua en la osmosis
El agua se mueve a través de una membrana selectiva permeable
desde
Hacia
Región de potencial hídrico elevado Región de potencial hídrico bajo Mayor concentración de agua Menor concentración de agua Menor concentración de soluto Mayor concentración de soluto Solución hipotónica (menos soluto) Solución hipertónica (mas soluto) Región de potencial osmótico bajo Región de potencial osmótico alto FUENTE: Curtis , Helena. BARNES, N Sue. Biología, pag. 157.
El costo de energía y otros recursos, se han convertido progresivamente en una
gran presión para minimizar los costos de procesos, embalaje, manipulación y
almacenamiento de productos de origen agrícola. La reconcentración osmótica es
una efectiva vía que reduce los requerimientos energéticos en los procesos de
deshidratación. Se ha encontrado que la deshidratación con una solución osmótica
8 Curtis , Helena. BARNES, N Sue. Biología, pag. 157.
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49
azucarada, demanda de 2 a 3 veces menos energía (por unidad) que el secado por
convección con aire 9.
La deshidratación osmótica es reconocida como un método de procesamiento para
obtener productos parcialmente deshidratados y tal como ha sido aplicada hasta la
actualidad, constituye en muchos casos la etapa preliminar para los procesos de
secado convencional (al vacío, liofilización, crioconcentración, circulación de aire
caliente).
En los últimos años, se han desarrollado técnicas de conservación de frutas de
humedad intermedia (aω = 0.95 – 0.98), basadas en distintos factores de estrés
para microorganismos 10. Uno de los factores más utilizados es la reducción de la
actividad de agua (aω), lo cual se logra en muchos procesos mediante la
deshidratación osmótica. La aplicación de esta operación como método de
deshidratación ha sido motivada por factores económicos y por el hecho de que
permite obtener una fruta deshidratada (luego del secado convencional) de
excelente calidad, dado que minimiza el daño por calor y reduce la decoloración
del producto final. Además, se aumenta la retención de pigmentos volátiles y el
producto final es de un sabor mucho mas suave y dulce, y de una mejor textura.
9 Torreggrani, Danila. Food Research International. Osmotic deshydratacion in fruit and vegetable processing. 1993. 10Universidad Politécnica de Valencia. Deshidratación osmótica de frutas. D.M. Salvatori. 1997.
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50
Los efectos de la deshidratación osmótica como pretratamiento, son la
conservación de las características nutricionales, organolépticas y funcionales del
producto 11.
Existen tres razones principales por las cuales la deshidratación parcial en una
solución osmótica permite obtener un alimento deshidratado (luego del secado
convencional) de excelente calidad:
• La alta concentración de agente osmótico que rodea a los trozos de alimento es
un excelente inhibidor del pardeamiento enzimático (oxidativo) que ocurre en
alimentos cortados siendo de fundamental importancia para frutas cortadas;
esto permite obtener un muy buen color en el producto final sin necesidad de
utilizar un aditivo tal como el dióxido de azufre.
• El incremento en la concentración de sólidos solubles en el alimento que ocurre
como resultado de la eliminación de agua y la incorporación de soluto de la
solución, influye positivamente en la retención de volátiles aromáticos durante
el secado final; es un hecho demostrado que la retención de los aromas
volátiles durante el secado por evaporación ( o sublimación) depende en gran
escala de la concentración de sólidos en el producto.
11 Rahman, Shafiur. Lamb, Sack. Air drying be havior of fresh and osmotically dehidrated pineapple. University of New Southwales. M.D .Australia. 1991.
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51
• La textura de los alimentos deshidratados osmóticamente es muy similar a la
del alimento fresco, ventaja que no se presenta en otros métodos de
deshidratación12.
Una ventaja adicional de la preconcentración osmótica de frutas es que durante el
proceso se elimina junto con el agua una cierta proporción de los ácidos orgánicos
de la fruta. Esta menor concentración de ácido residual junto con el azúcar que se
incorpora a la fruta conduce a un producto final de "flavor" mas suave y dulce que
una fruta deshidratada convencionalmente.
2.4 Actividad acuosa (aù)
Todos los alimentos contienen agua y en base en observaciones realizadas esto
influye en su deterioro tanto biológico como microbiológico.
No toda el agua presente en los alimentos se encuentra disponible para el
crecimiento microbiano. El conocimiento del contenido de agua no provee una
base adecuada para el estudio de la estabilidad. La actividad de agua es un
parámetro que permite correlacionar mas satisfactoriamente los cambios que se
12 Resnik, Silvia. Chirife, Jorge. IV seminario avanzado de tecnología de alimentos. 1997.
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52
producen en los alimentos permitiendo optimizar procesos ya existentes y
desarrollar nuevos métodos de producción, con el fin de obtener productos
estables y de buena calidad. Tal como se muestra en la Tabla 5 los
microorganismos enumerados en la primera columna requieren un mínimo valor de
actividad acuosa (segunda columna) para su desarrollo.
Tabla 5. Contaminaciones probables para distintos alimentos en distintos rangos
de actividad acuosa (aù)
MICROORGANISMOS aù ALIMENTOS
Hongos xerófilos 0.60-0.65 Fruta seca
Levaduras osmofílicas Miel
Levaduras osmofílicas 0.65-0.70 Melazas
Levaduras 0.70-0.75 Confituras
Hongos xerófilos 0.75-0.80 Higos secos
Hongos y levaduras Mermeladas
Levaduras 0.80-0.85 Jarabe de Chocolate
Levaduras Jarabe de frutas
Bacterias y hongos 0.85-0.90 Margarina
Levaduras Leche condensada azucarada
Bacterias Manteca batida
Bacterias 0.90-1.00 Queso cottage
Bacterias Carne fresca
FUENTE: Resnik, Silvia. Chirife, Jorge. IV seminario avanzado de tecnología de alimentos. 1997.
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53
La tercera columna muestra los alimentos mas comunes en los cuales es factible
una contaminación producida por estos microorganismos. Con base en esta tabla
podríamos decir que la disminución de la aù hasta valores adecuados (0.60 ó
menores) permitirá la obtención de un alimento estable microbiológicamente.
El propósito principal para la preservación de alimentos y su almacenamiento es
mantener el alimento en condiciones aceptables antes de ser consumido. Al
disminuir la aù los microorganismos serán refractarios a crecer, pero como
podemos ver se deberá tener en cuenta otros efectos de degradación enzimática,
el pardeamiento no enzimático u otros deterioros dependientes de la aù como por
ejemplo la oxidación de los lípidos presentes.13
El conocimiento de los niveles de aù a los cuales estas alteraciones pueden ocurrir,
para cada alimento, permitirá predecir el nivel óptimo de aù al cual debe
mantenerse el producto. En los alimentos , la actividad del agua (aù) ejerce una
influencia selectiva tanto sobre la multiplicación de los gérmenes patógenos como
sobre la naturaleza de la flora microbiana.
La alteración microbiana no se produce con niveles de aù inferior a 0.85
aproximadamente, teniendo particular importancia el hecho que entre las bacterias
13 Labuza y Col. 1970.
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54
patógenas presentes en los alimentos, solamente el staphylococcus aureos crece
en alimentos con un valor de aù inferior a 0.93 y su crecimiento queda
interrumpido cuando la aù es menor a 0.85 14. En la tabla 6 aparecen algunos de
los efectos producidos por los diferentes valores de la actividad del agua.
Tabla 6. Influencia de la actividad acuosa en la flora microbiana de los alimentos
Actividad acuosa
Alimento Microorganismo
0.98 ysuperiores
Carnes y pescados frescos,hortalizas y leches
Se multiplican la mayoría de los germenesque alteran los alimentos y todos lospatógenos transmitidos por los alimentos
0-98 - 0.93Leche evaporada, pan,embutidos cocidos
Se multiplican enterobacterias, incluyendosalmonella en los niveles superiores delrango. Flora de la alteración, confrecuencia bacterias ácido lácticas.
0.93 - 0.85 Carnes de vacuno desecada,leche condensada edulcorada
Se multiplican Staphylococcus aureus ymuchos mohos productores de micotoxinas.Lavaduras y mohos son losmicroorganismos primarios de la alteración
0.85 - 0.60 Harina, cereales, frutosdeshidratados
No se multiplican bacterias patógenas.Alteración por microorganismos xerófilos,osmófilos y halófilos
Inferior a0.60
repostería, fideos, bizcochos,leche en polvo, huevos en polvo
No se multiplican los microorganismos,aunque pueden seguir presentes por algúntiempo
FUENTE: The international Comission on Microbiological Sepecifications for Foods of the International Union of Microbiological Spocieties. 1991
14 International Union of Microbiological Spocieties. 1991
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55
- Actividad acuosa en la solución circundante: El agente osmótico
El requerimiento termodinámico para producir la deshidratación parcial del
alimento es que la actividad de agua de la solución circundante sea menor que la
del alimento, la cual, normalmente se encuentra en el rango aproximado de
0.970- 0.994. Teóricamente, existe una gran variedad de solutos (agentes
osmóticos) que pueden reducir la actividad de agua en la solución circundante a
los valores necesarios. Sin embargo y dado que el soluto también difunde al
interior del alimento, es necesario que sea compatible con las características
organolépticas de este, por esta razón por ejemplo, "los azúcares" son los agentes
osmóticos por excelencia cuando se considera la deshidratación osmótica de
frutas. La tabla 7 da una lista de algunos agentes osmóticos de utilización
potencial para la deshidratación de alimentos
Tabla 7. Agentes osmóticos potenciales para la deshidratación de alimentos
- Sacarosa - Jarabe de maíz
- Glucosa - Melaza
- Sal - Sorbitol
- Fructosa - Maltosa
- Azúcar invertido - Lactulosa (jarabe)
- Miel - Glicerina
FUENTE: Torreggrani, Danila. 1993
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56
2.5 SECADO
El secado consiste en la eliminación de la humedad de un producto sólido. En el
caso de los productos de origen agroalimentarios, es normal que se hable de
deshidratación por aire caliente, la razón principal por la que se tiende a secar los
alimentos es la conservación de estos, pues la actividad acuosa se reduce a un
nivel inferior a aquel en el que las enzimas y los microorganismos son activos.
Otro de los fines fundamentales es el de obtener un producto final con las
condiciones exigidas por el mercado, así como lograr una disminución de peso y
volumen para así minimizar costos en almacenamiento y transporte.
El secado directo por aire caliente después de un tratamiento osmótico es
empleado en países tropicales, para la producción de frutas secas denominadas
“semi-candied” ( semiconfitadas). Las cualidades organolépticas del producto final
pueden mejorar a causa de los ácidos removidos durante el baño osmótico, siendo
más blandos y dulces que el producto obtenido del secado tradicionalmente de
frutas 15
15 Lazarides, Harris. Osmotic Preconcentation. Developments and Prospects. 1994
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2.5.1 Deshidratación de alimentos
Desde tiempos remotos, el secado ha sido un método bastante utilizado en la
conservación de alimentos. El secado mediante la utilización del sol constituye, en
algunos lugares y para determinados productos, el método mas sencillo y el mas
económico, sin embargo este trae consigo algunos inconvenientes.
• Es lento y no muy apropiado para muchos productos que exigen alta calidad.
• Por lo general no reduce el contenido de agua a menos del 15% lo cual, en una
amplia gama de productos no es suficiente para permitir la estabilidad durante
el almacenamiento.
• Depende básicamente del estado del tiempo (clima), el cual es imposible de
controlar.
• Durante el proceso de deshidratación por este método, los alimentos son
expuestos a la contaminación, insectos, polvo y otros factores que ocasionan su
perdida.
Algunos alimentos, entre los que se encuentran las frutas, carnes y verduras,
presentan complicaciones en el proceso de secado, produciendo un secado poco
satisfactorio. Existen algunas razones por lo cual se presenta esto 16:
16 Handboock of Industrial Drying. Secado Solar. Capitulo 2.
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• A través de los tejidos, no hay poros continuos; por ello, el agua llega hasta la
superficie por difusión a través de un medio cada vez mas difícil.
• La humedad superficial se evapora muy rápidamente, lo cual va dejando una
película gelatinosa, esta va interrumpiendo considerablemente la libre
reposición del agua evaporada.
• A medida que se evapora el agua, se va produciendo una reconcentración
salina y de otros solutos, por lo tanto se produce una reducción de la presión
de vapor y de la actividad acuosa remanente.
• Los componentes de elevado peso molecular, como las proteínas, muestran
gran afinidad por el agua, por lo cual estos últimos vestigios de agua solo
pueden eliminarse bajo condiciones extremas.
Debido a las razones anteriormente expuestas , el secado de los alimentos se debe
realizar en equipos especialmente diseñados, en los cuales las operaciones pueden
ser monitoreadas y controladas de una forma eficiente.
Entre los secadores mas utilizados a nivel industrial podemos encontrar:
Secadores de bandejas, secadores de cinta, secadores rotatorios directos,
secadores tipo tambor y secadores de armario.
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2.5.2 Transferencia de masa
En la figura 2, presentamos una curva teórica de humedad de equilibrio a una
temperatura determinada, si una curva de este tipo se prolonga hasta su
intersección con el eje al 100% de humedad relativa, el contenido de humedad así
definido es la humedad mínima de este material, la cual todavía puede ejercer
presión de vapor como la del agua líquida a la misma temperatura
Durante cualquier método de secado empleado, la deshidratación de un alimento
consta de dos etapas:
• Introducción de calor al producto.
• La extracción de la humedad del producto.
Cuando se deshidratan los alimentos, se busca obtener la velocidad máxima de
secado, haciendo lo posible a fin de acelerar la velocidad de transmisión de calor y
de masa. Para lograrlo deben tenerse en cuenta los siguientes factores:
- Temperatura: Al hacerse mayor la diferencia de temperatura entre el medio de
calentamiento y el alimento, mayor será la velocidad de transmisión de calor.
Se debe considerar, el que los alimentos son sensibles al calor por lo cual no es
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conveniente elevar la temperatura del aire de secado, pues se altera el sabor,
color y la textura de los alimentos.
- Area: Por lo general, el alimento a deshidratar se subdivide en piezas
pequeñas o en capas delgadas, con el fin de acelerar el secado, pues una
mayor área proporciona una mayor superficie de contacto con el medio de
calentamiento y una mayor superficie desde la cual pueda escapar la humedad.
- Velocidad del aire: El aire en movimiento absorbe el vapor de agua de la
superficie del alimento. Al aumentar la velocidad del aire se aumentan los
coeficientes globales de transferencia de masa y calor, lo que disminuye el
tiempo de secado de los alimentos.
- Humedad del aire: Cuanto mas baja sea la humedad absoluta del aire, mayor
será la velocidad del proceso de deshidratación, pues, el aire seco tiene mayor
poder para absorber la humedad, que el que ya se encuentra húmedo. La
humedad contenida en el aire, también determina hasta que punto se puede
disminuir el contenido de humedad del alimento mediante la deshidratación.
Cada producto, presenta su propia humedad relativa de equilibrio, esta es la
humedad que contiene un producto a una temperatura determinada en la cual
ni entrega ni gana humedad del medio 17.
17 HOLDS WORTH S.D. Conservación de frutas y hortalizas. Acribia, Zaragoza, 1980
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En la figura 2 se presentan ejemplos de relaciones de equilibrio, estas curvas
indican, en el equilibrio y para una temperatura determinada, la cantidad de agua
retenida por un alimento en función de la humedad relativa de la atmósfera que lo
rodea.
Figura 2 Curva teórica de la humedad de equilibrio a una temperatura
determinada (MCCABE:W.L. operaciones básicas de ingeniería química. Mc. Graw
Hill. 1991)
2.5.3 Cambios en la textura de los alimentos durante el secado
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Al someter los alimentos a un proceso de deshidratación, se presentan en ellos
numerosos cambios químicos, que influyen en la calidad final de estos , en cuanto
a color, sabor, textura, valor nutricional, etc.
Uno de los temas que causa interés general, es la formación de pigmentos
oscuros en los alimentos durante el procesamiento y el almacenamiento, pues
además de involucrar el color y el aspecto del alimento, también involucra su sabor
y valor nutritivo.
Las reacciones que conducen al pardeamiento son extremadamente variadas y
complejas . Algunas son catalizadas por enzimas e implican reacciones oxidativas
en las que participan compuestos fenólicos y se les conoce como pardeamiento
enzimático 18.
Existen otros tipos de pardeamientos que a veces tampoco son deseados: el no
enzimático el cual se clasifica en reacción de maillard y caramelización de
azucares.
Otra consecuencia de la deshidratación es la pérdida en algún grado de la
capacidad de rehidratarse. Las causas son físicas y químicas; entre las primeras
18 Braverman. J. B. S. Introducción a la Bioquímica de los Alimentos. Editorial el Manual Moderno, S.A. 1992
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se pueden nombrar las de encogimiento, distorsión capilar y celular; en las
segundas, se encuentra el calor y el efecto de la concentración de solutos, que
pueden desnaturalizar parcialmente las proteínas, que después no podrán
reabsorber plenamente, ni ligar el agua. Por último, otro cambio químico
relacionado con el secado es la pérdida parcial de los componente volátiles del
sabor.
Por lo tanto, si bien la elaboración de prácticamente todo los alimentos requiere
una o varias etapas de secado, será necesario llegar a unas condiciones óptimas
entre factores de secado, tiempos de exposición y temperaturas empleadas, de
forma que se preserve la calidad final del producto.
2.5.4 Balances de materia
2.5.4.1 Balance de materia realizado en el producto
Para determinar la cantidad de agua perdida por el producto en el proceso de
deshidratación es necesario realizar un balance de materia, el cual relaciona la
masa inicial del producto con la masa final del secado, para cada intervalo de
tiempo así:
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Masa inicial de producto (mi) Masa final de producto (mf)
fi = Fracción de sólidos inicial ff = Fracción de sólidos final
Xi = Fracción de agua inicial B.h Xf = Fracción de agua final B.h
SECADOR
Agua evaporada por
intervalo de tiempo
Diagrama 1. Balance de materia realizado en el producto
Según la representación de la figura anterior, el agua evaporada para cada
intervalo de tiempo esta definida como:
(ec. 1)
Agua evaporada por intervalo de tiempo = m1 - m2 (ec. 2)
=f
fi
f*imm
f
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Agua total evaporada en el proceso de secado =Suma ( agua evaporada por
intervalo) (ec. 3)
2.5.4.2 Balance de materia en el aire
En todo proceso de deshidratación en el cual se utilice aire caliente como medio
secante, el agua que pierde el producto es ganada por el aire y si esta relación no
se cumple se considera que el proceso presenta pérdidas.
Para calcular la cantidad de agua absorbida por el aire en un proceso de
deshidratación es necesario conocer las características del aire a la entrada de la
cámara de secado y a la salida de esta. Si se tiene la temperatura y la humedad
relativa del aire en los dos puntos se pueden encontrar las otras características
utilizando una carta Psicrométrica, la cual representa las propiedades del aire a
una presión barométrica determinada.
A continuación presentamos las ecuaciones para determinar el agua ganada por el
aire en un proceso de deshidratación.
• Flujo másico ( m aire seco) = A * Va * ña ( ec. 4)
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Donde,
m aire seco : Flujo másico de aire seco (kg. a.s./h) As : Area de entrada de aire a la cámara de secado (m²)
Vi : Velocidad del aire al entrar al intercambiador (m/h)
ñ : Densidad del aire a la temperatura de operación (Kg. a.s./m³aire)
Diferencia de humedad (ÄH) = ( H aire a la salida - H aire a la entrada) ( ec. 5)
Donde,
H : Humedad absoluta del aire en un punto determinado del secador
(Kg.de agua/Kgaire seco)
El agua ganada por el aire en cada intervalo de tiempo en un proceso de secado
esta definida como:
• Agua ganada por el aire en cada intervalo de tiempo = (m aire seco) . (ÄH) . (t)
(ec. 6)
Donde t corresponde al intervalo de tiempo dado en horas.
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Por lo tanto,
Agua total ganada por el aire = Ó( agua ganada en cada intervalo) (ec. 7)
2.5.5 Balance de energía
En un proceso ideal, en el cual se presenta una transferencia de calor, la energía
que pierde una de las partes es ganada por la otra; este principio en la realidad
difícilmente se cumple debido a que en los proceso industriales existen factores
externos, los cuales otorgan o quitan energía del sistema.
2.5.6 Adecuación del aire de secado
Para aumentar la capacidad de absorción de agua por parte del aire, este es
calentado mediante una resistencia térmica, generando en el fluido un aumento de
temperatura y una disminución en su humedad relativa.
Para un secador de bandejas, como el utilizado en este trabajo de grado, en el
cual el aire es calentado mediante la utilización de un intercambiador de calor que
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utiliza vapor como medio calefactor, el aire utilizado como medio secante estará
definido por:
• Calor total cedido por el vapor de agua al proceso(QTa) = m vapor . hfg . Xv (ec. 8)
Donde,
(QTa) : Calor total cedido por el vapor de agua al proceso (KJ/h)
m vapor : Flujo másico de vapor de agua requerido en el proceso (kg/h) hfg : Calor latente de vaporización , a la temperatura del vapor de agua
(KJ/Kg)
Xv : Calidad del vapor de agua (vapor saturado, Xv = 1 .0) (adimensional)
2.5.7 Curvas de velocidad de secado
La determinación de la velocidad de secado de un material, se realiza
experimentalmente en intervalos de tiempo, colocando una muestra en una
bandeja en el equipo utilizado. La velocidad de secado se divide en dos periodos
fundamentales, los cuales se explican a continuación:
- Curvas de velocidad de secado para condiciones de secado constante
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1. Conversión de los datos a curva de velocidad de secado. Los datos que se
obtienen de un experimento de secado por lotes generalmente se expresan
como peso total del sólido húmedo W (sólido seco más humedad) a
diferentes tiempos de t horas en el periodo de secado. Estos valores pueden
convertirse a datos de velocidad de secado con los siguientes procedimientos.
Primero se recalculan los datos, si W es el peso del sólido húmedo en kg.
totales de agua mas sólido seco y Ws es el peso del sólido seco en kg.
x = W - W s Kg totales de agua (kg agua ) (ec. 9) Ws Kg de sólido seco (kg sólido seco)
Habiendo establecido las condiciones de secado constante, se determinan el
contenido de humedad en equilibrio, X* (Kg de humedad en equilibrio/ Kg de sólido seco). Con
esto se procede a calcular el valor del contenido de humedad en base seca X en
Kg de agua / Kgde sólido seco , para cada valor de xf.
X= XL - X* (ec. 10)
Usando los datos calculados con la ec. 9 se traza la gráfica del contenido de
humedad en base seca (X) en función del tiempo (t) en minutos, tal como se
muestra en la figura 3. Para obtener una curva de velocidad de secado a partir de
esta gráfica, se miden las pendientes de las tangentes de la curva, lo cual
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70
proporciona valores de dx/dt para ciertos valores de t. Se calculan entonces, la
velocidad R para cada punto con la expresión
R = - L s d X (ec. 11) Ae dt
Donde R es la velocidad de secado en Kg de agua /min. m², Ls es Kg de sólido seco
usado y Ae es el área superficial expuesta al secado en m². En la figura 4, se ve
la curva de velocidad de secado.
Otra forma de calcular la curva de velocidad de secado consiste en calcular
primero la pérdida de peso ÄX para un tiempo Ät.
R = - L s ÄX (ec. 12) As Ät
2. Gráfica de la curva de velocidad de secado . En la figura 4 se muestra la
curva de velocidad de secado para condiciones de secado constante.
Empezando con un tiempo cero, el contenido inicial de humedad libre
corresponde al punto A. Al principio, el sólido suele estar a una temperatura
inferior a la que tendrá al final, y la velocidad de evaporación ira en aumento.
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71
Al llegar al punto B, la temperatura de la superficie alcanza su valor de
equilibrio19. Por otra parte, si el sólido esta bastante caliente al principio de la
operación, la velocidad de secado puede iniciarse en el punto A´. Este periodo
inicial de ajuste con estado inestable suele ser bastante corto y generalmente
se ignora en el análisis de los tiempos de secado. El periodo de velocidad
contante corresponde a la recta BC.
En el punto C de ambas gráficas, la velocidad de secado comienza a disminuir ,
corresponde al periodo de velocidad decreciente . en le punto D, la velocidad de
secado disminuye con más rapidez aún, hasta llegar al punto E, donde el contenido
de humedad de equilibrio es X*, y X = X* - X* = 0. En el secado de algunos
materiales , la región CD puede no existir o bien constituir la totalidad del periodo
de velocidad decreciente. La velocidad para el período de secado constante
corresponde a la pendiente de las rectas para el mismo, éste termina en el valor
de la humedad crítica del producto
19 Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. Compañía editorial continental, S.A. México 1993. pag. 454
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Figura 3. Curva típica de secado en condiciones constantes, humedad en base seca en función del tiempo(Geankoplis. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 453.)
Figura 4. Curva de velocidad de secado, en función del contenido de humedad libre(Geankoplis, Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 453.) 2.5.8 Secado durante el periodo de velocidad constante (Geankoplis,
Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag. 450-470).
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73
El secado de diversos sólidos bajo diferentes condiciones constantes de secado
casi siempre produce curvas de formas variables en el periodo de velocidad
decreciente, pero por lo general siempre están presentes las dos zonas principales
de la curva de velocidad de secado; el periodo de velocidad constante y el periodo
de velocidad decreciente.
Durante el primer periodo, la superficie del sólido esta en un principio muy mojada
y sobre ella existe una película de agua continua fácilmente retirable. Esta capa de
agua esta siempre sin combinar y actúa como si el sólido no estuviera presente.
La velocidad de evaporación con las condiciones establecidas para el proceso, es
independiente del sólido y es esencialmente igual a la velocidad que tendría una
superficie liquida pura. sin embargo, las ondulaciones y hendiduras sobre la
superficie del sólido ayudan a obtener una velocidad más alta que la que tendría
una superficie completamente plana.
Si el sólido es poroso, la mayor parte del agua que se evapora durante el periodo
de velocidad constante proviene del interior del sólido. Este periodo continuará
mientras el agua continúe llegando a la superficie con la misma rapidez con la que
se evapora. La evaporación durante este periodo es similar a la que existe cuando
se determina la temperatura de bulbo húmedo, y en ausencia de transferencia de
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calor por radiación o conducción, la temperatura de la superficie equivale en forma
aproximada, a la temperatura de bulbo húmedo.
2.5.9 Secado durante el periodo de velocidad decreciente(Geankoplis,
Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. pag.
450-470.)
El punto C. En la figura 4 corresponde al punto critico de humedad en base seca
Xc. En este punto no hay suficiente agua para mantener una película continua. La
superficie ya no está totalmente mojada , y la porción mojada comienza a
disminuir durante el periodo de velocidad decreciente, hasta que la superficie
queda seca en su totalidad en el punto D.
El segundo periodo de velocidad decreciente empieza en el punto D cuando la
superficie esta seca en su totalidad. El plano de evaporación comienza a
desplazarse con lentitud por debajo de la superficie. El calor para la evaporación
se transfiere a través del sólido hasta la zona de evaporación. El agua vaporizada
atraviesa el sólido para llegar hasta la corriente de aire.
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75
En algunos casos no hay una discontinuidad definida en el punto D, y el cambio de
condiciones de secado de una superficie con humedad parcial a una superficie
completamente seca, es tan gradual que no se detecta un punto de inflexión.
Es posible que la cantidad de humedad que se elimina durante el periodo de
velocidad decreciente sea bastante pequeña, no obstante, el tiempo requerido
puede ser bastante largo.
2.5.9.1 Movimiento de la humedad en los sólidos, en el secado durante el
periodo de velocidad decreciente
1. Teoría de la difusión del líquido. De acuerdo con esta teoría, la difusión de la
humedad líquida se verifica cuando existe una diferencia de concentraciones
entre el interior del sólido y la superficie. Este método de transporte de
humedad es el que casi siempre se presenta con sólidos no poroso, donde se
forman soluciones de una sola fase con la humedad, tal como con una pasta,
un jabón, una gelatina y una sustancia cohesiva. También es el caso del secado
de las últimas porciones de humedad en arcillas, harinas, maderas, cueros,
papel, almidones y textiles. En el secado de muchos materiales alimenticios, el
movimiento del agua durante el periodo de velocidad decreciente se verifica
por difusión.
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76
La difusividad efectiva de la humedad De, generalmente disminuye al reducirse el
contenido de esta, por lo que las difusividades suelen ser valores promedio en el
intervalo de concentraciones considerado. Se dice entonces que los materiales que
se secan de esta manera lo hacen por difusión, aunque los mecanismos reales
pueden ser bastante co