La deshidratación o secado de alimentos

SECADO CONVECTIVO DE ALIMENTOS

ANTECEDENTES

La deshidratación o secado de los alimentos es un fenómeno complejo que implica procesos de transferencia de cantidad de movimiento, calor y masa. Todas las operaciones de secado dependen de la aplicación de calor para vaporizar el agua o los constituyentes volátiles. El mecanismo que regula el secado de un producto en forma de partículas depende de la estructura de éste y de los parámetros de secado como contenido de humedad, dimensiones del producto, temperatura del medio de calentamiento, velocidades de transferencia superficiales y contenido de humedad en equilibrio.

Todos los materiales sólidos presentan cierto contenido de humedad en equilibrio cuando se ponen en contacto con el aire a una temperatura y una humedad particulares. En consecuencia, los materiales tienden a perder o ganar humedad durante un periodo para que alcancen este valor de equilibrio. Si la temperatura o la humedad del aire cambian, entonces se pierde o gana humedad hasta que se alcanza un nuevo valor de equilibrio. En la figura 13.1 se representan algunas isotermas de humedad de equilibrio de algunos alimentos. Las curvas de humedad de equilibrio dependen de la temperatura ambiental para un alimento particular y de su estructura fibrosa o coloidal. La humedad de un alimento sólido es retenida de dos formas, a saber, la llamada agua "ligada" o agua libre, como se muestra en la figura 13.2. El agua ligada ejerce una presión de vapor de equilibrio menor que la del agua libre a la misma temperatura. La humedad en forma de agua ligada podría ser retenida en capilares finos, o adsorbida sobre la superficie o dentro de una célula o paredes fibrosas o en combinación física/química con el sólido. Por otra parte, el agua libre ejerce una presión de vapor de equilibrio igual a la del agua pura a la misma temperatura. La humedad en forma de agua libre podría estar retenida en los espacios vacíos de los alimentos sólidos.

La distinción entre agua "ligada" y agua libre es una propiedad del material alimenticio particular en consideración. Si se seca un alimento en aire de humedad relativa A (figura 13.2), se elimina la mayor parte del agua libre y parte del agua "ligada". Ésta consiste en la humedad libre por arriba del contenido de humedad de equilibrio correspondiente a la condición del aire. Por lo tanto, la distinción entre contenido en equilibrio y contenido de humedad libre depende de la naturaleza de los sólidos por secar y las condiciones del aire de secado. Con base en las consideraciones anteriores, los mecanismos de secado se clasifican en tres categorías:

1. Evaporación a partir de una superficie libre, que sigue las leyes de la transferencia de calor y masa desde un objeto húmedo.

2. Flujo líquido en capilares.

3. Difusión de líquido o vapor, que sigue la segunda ley de difusión de Fick.

El secado podría implicar varios modos de transferencia de calor como convección, conducción o radiación. En el secado convectivo, el medio de calentamiento, por lo general aire, se pone en contacto directo con el material alimenticio sólido e inicia la difusión de vapores de agua a partir y dentro del material alimenticio. Varios secadores de horno, giratorios, de lecho fluidizado, por aspersión y de tipo instantáneo son ejemplos representativos de secado convectivo.

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