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UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA
FACULTAD DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA Y CIENCIA DE
ALIMENTOS
QA254 Introducción a la Ciencia y
Tecnología de Alimentos
Profesor: Ing. Ricardo García http://www.uvg.edu.gt/~rgarcia/rgarcia@uvg.edu.gt
Secado
Referencias:
Singh,
R.P., Heldman, D.R. Introduction to Food Engineering, 2nd edition.
(1993) Academic Press.
Toledo,
R. T. Fundamentals of Food Process Engineering. 2nd. Edition. (1991) Van
Nostrand-Reinhold.
Isotermas de
sorción
Constituyen
la relación cuantitativa entre la presión de vapor y el contenido de humedad a
temperatura constante.
Ecuación de
Henderson:
Humedad de
equilibrio X*: Contenido de humedad de una substancia en
equilibrio con el aire a una presión de vapor dada.
Humedad
libre: X - X* es la humedad en exceso de la humedad
de equilibrio. Solamente puede evaporarse la humedad libre, por lo que no puede
deshidratarse un sólido a una humedad menor que su humedad de
equilibrio.
Higroscopicidad:
Los materiales higroscópicos son aquellos que ganan o pierden humedad
de o hacia la atmósfera cuando cambia la humedad relativa.
Humedad absoluta:
Masa
de vapor de agua por unidad de masa de aire seco a determinada presión y
temperatura.
Puede
calcularse con la siguiente ecuación (gas ideal):
Mw
= masa molecular agua,
Ma
= masa molecular aire
p
= presión parcial vapor agua,
P = presión total mezcla
Humedad absoluta de saturación:
Humedad
del aire saturado a determinada presión y temperatura.
Puede
calcularse con la siguiente ecuación (gas ideal):
po
= presión de vapor del agua líquida
Gráfica psicrométrica
Línea A-B:
calentamiento del aire a humedad constante. Línea C-D: enfriamiento
adiabático.
La humidificación
adiabática es un proceso por medio del cual el aire se humedece usando su
calor sensible para vaporizar el agua. Como consecuencia, el aire se enfría
(enfriamiento adiabático) sin intercambio de calor con los alrededores.
Mecanismos físicos:
²
Movimiento
líquido por fuerza capilar: mecanismo rápido, por lo que la tasa de
evaporación en la superficie controla la tasa de secado (por ser la más lenta)
²
Difusión
de líquido por DConc.
Por ser el mecanismo más lento, la difusión controla la tasa de secado. La
difusividad es constante si las células no se deforman (como en los granos),
pero varía en función del contenido de humedad cuando hay deformación (como en
frutas y verduras)
²
Difusión
superficial en capas líquidas adsorbidas en superficies sólidas
²
Difusión
de vapor de agua por Dp
Resultados del secado:
²
Preservación
²
Denaturación
de proteínas
²
Oxidación
de las grasas
²
Destrucción
de vitaminas
²
Oscurecimiento
no enzimático
²
Cambios
de sabor y aroma
Alimentos deshidratados
Transferencia de masa:
Transferencia de vapor de agua desde la
superficie húmeda del sólido hacia el aire en movimiento. Es un mecanismo
análogo a la transferencia de calor por convección, por lo que se usa un
coeficiente de transferencia de
masa.
Entre mayor el área superficial, mayor la
transferencia de masa. Por esto los alimentos se secan mejor si se dividen
en piezas pequeñas o capas delgadas.
Grupos adimensionales:
Número de Schmidt:
Factor j de Colburn:
Evaporación de agua:
Tasa
transferencia de calor
= Tasa transf. de masa x calor de vaporización
Calor húmedo:
Transferencia de calor:
Flujo
aire paralelo a la superficie; agua libre en la
superficie
Curva de secado:
Velocidad de secado -
humedad:
Al
inicio (AB) el producto experimenta un pequeño aumento de temperatura. Luego
la tasa de remoción de agua se vuelve constante (BC), con el producto a la
temperatura de bulbo húmedo del aire. En esta etapa, la velocidad de secado
está limitada por la tasa de transferencia de calor desde el aire a la
superficie líquida. Cuando se alcanza el contenido de humedad crítico (C) la
velocidad de secado es decreciente (CE). Puede existir un segundo período de
velocidad decreciente (ED) en donde la humedad relativa de equilibrio para
el material es menor del 100% (aw < 1). La velocidad de secado
decreciente es controlada por la difusión de humedad hacia la superficie. En
el punto D se alcanza el contenido de humedad de equilibrio y el producto
deja de perder humedad.
Velocidad de secado - tiempo:
Período de velocidad de secado
constante:
Difusión, Ley de Fick:
Período de velocidad de secado
decreciente:
Revisada 10/10/00
