Guía de secado en alimentos
Enviado por DANIEL CARDONA ARDILA • 17 de Mayo de 2018 • Práctica o problema • 1.586 Palabras (7 Páginas) • 127 Visitas
SECADO DE ALIMENTOS
INTRODUCCIÓN
El secado de alimentos es un proceso de remoción de humedad para mejorar la estabilidad del alimento. En ésta práctica se muestra el comportamiento de un proceso de deshidratación de la manzana con el fin de evaluar diferentes variables como temperatura, peso, humedad, transferencia de masa y calor.
OBJETIVOS
- Reconocer la operación del secado convectivo
- Determinar y manipular las variables que influyen en la operación de secado.
- Establecer la cinética de secado y sus diferentes etapas de secado
- Realizar los balances de masa y de energía del proceso
- Encontrar por métodos teóricos y prácticos el tiempo de secado para el alimento seleccionado.
Marco Teórico
Estática del Secado
La presión de vapor de agua sobre un cuerpo higroscópico depende de la temperatura, la naturaleza del cuerpo, el estado de la superficie y el contenido de humedad. Cuando la presión de vapor del agua contenida en el alimento aumenta hasta alcanzar el mismo valor del agua pura a la misma temperatura, el cuerpo se comporta como un cuerpo húmedo, en contacto con el aire la humedad tiende a alcanzar valor de equilibrio; dado que es un equilibrio dinámico, en lugar de la presión parcial del vapor de agua en el aire se puede tomar la humedad relativa del aire.
Fases en equilibrio
Fase Vapor: Es el vapor de agua presente en el medio secante.
Fase Líquida: Es el agua líquida presente en el sólido húmedo, como agua adsorbida u ocluida.
Humedad de Equilibrio: es la fracción agua del sólido que no puede ser removida por el aire dado que alcanza la misma presión de vapor.
Contenido de humedad: se expresa en porcentaje o fracción en base húmeda como Masa Agua / Masa Total Sólido o en base seca (Masa Agua / Masa Sólido Seco).
Humedad libre
Es la diferencia entre el contenido de agua del sólido y el contenido de agua en el equilibrio.
(1) [pic 1]
Donde:
XT = Contenido de Humedad Total
X0= Contenido de Humedad en Equilibrio
X= Contenido de Humedad Libre
Figura 1: Grafica de Relación de Humedad Relativa y la humedad en equilibrio en alimentos. 1) Macarrones; 2) Harina; 3) Pan, 4) Galletas; 5) Albúmina de Huevo
[pic 2][pic 3]
Agua libre: Es el exceso de agua por encima de la humedad de equilibrio, y puede ser . removida por vaporización
Agua no ligada: Se encuentra ocluida en los huecos y poros del sólido y su presión de vapor es igual a la presión de vapor del agua a la temperatura del sistema.
Agua ligada: Es agua retenida por el sólido (capilares, adsorbida en superficie, soluciones en paredes celulares, combinaciones físicas y químicas). Su presión de vapor es menor que la del vapor de agua pura a la temperatura del sistema.
Grafica de humedad de equilibrio
[pic 4]
Curvas de secado
La humedad del solido disminuye desde el valor inicial hasta la humedad de equilibrio Fig.2: Figuras de Cinética de secado en base seca
[pic 5]
[pic 6][pic 7]
AB: periodo de inducción, la temperatura del alimento es menor que la del aire circundante.
BC: el alimento está cubierto por una película de líquido, la velocidad de secado es constante hasta que alcanza la humedad crítica.
CE: La velocidad de secado disminuye hasta alcanzar el valor de cero, es decir, se alcanza la humedad de equilibrio.
Mecanismos de Secado
la evaporación se da sobre la superficie húmeda, el líquido se renueva continuamente por difusión desde el interior del sólido y la velocidad de secado es constante; el sólido alcanza la temperatura de bulbo húmedo correspondiente a la temperatura de bulbo seco de aire secante.
Si la humedad del sólido es inferior a la humedad crítica Xc, la velocidad de evaporación disminuye dando lugar al primer período de velocidad decreciente, como la humedad relativa es inferior al 100% la temperatura aumenta y se aproxima a la temperatura de bulbo seco del medio secante; en el segundo período la velocidad de secado sigue descendiendo, el transporte de agua desde el interior del solido se da por difusión de vapor de agua hasta la superficie y de allí al medio secante.
Humedad Total (Xt)
(2)[pic 8]
Contenido de Humedad (X)
(3) [pic 9]
Veloccidad de Secado (R)
(4) [pic 10]
Tiempo de secado (Ts)
Se calcula de la gráfica de pérdida de peso o de la gráfica de velocidad de secado
El Tiempo total de secado se calcula mediante:
(5)[pic 11]
Donde:
Ts: Tiempo total de secado.
t1: Tiempo de secado para R = constante.
t2: Tiempo de secado para R = decreciente
Coeficientes de Transferencia de Calor y Masa.
En curva de velocidad de secado puede apreciarse que X1 es mayor que X2 y XC; X2 ≥ XC y el período de velocidad constante finaliza cuando X2 = XC.
(6) [pic 12]
[pic 13]
(11) [pic 14]
Velocidad de Transferencia de Calor
(7) [pic 15]
Donde:
q: Calor transferido en el tiempo (W) o (J/s) o (BTU/h).
T: Temperatura. del aire de secado (°C) o (°F).
Tw: Temperatura. de la superficie del sólido (°C) o (°F).
A:Área expuesta al secado (m2) o (pie2).
h: Coeficiente convectivo del aire (W/m2.°K) o (BTU/ ft2. °F).
Flujo Específico de vapor de Agua
(8) [pic 16]
Donde:
NA: Flujo específico de Vapor de agua (kg mol/s. m2) o (lb mol/h. ft2).
kY: Coeficiente pelicular de transferencia de masa (kg mol/s. m2).
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