Operaciones unitarias

2.4.1.1. Secado

El secado es un proceso en el cual se elimina la humedad en un producto alimenticio para reforzar su estabilidad, transportabilidad, sabor y textura. El secado es un método de conservación de alimentos consistente en extraer el agua de estos, lo que inhibe la proliferación de microorganismos y dificulta la putrefacción. El secado de alimentos mediante el sol y el viento para evitar su deterioro ha sido practicado desde antiguo. El agua suele eliminarse por evaporación (secado al aire, al sol, ahumado o al viento) pero, en el caso de la liofilización, los alimentos se congel an en primer lugar y luego se elimina el agua por sublimación.

Existen varios tipos de operaciones de secado, que se diferencian entre sí por la metodología seguida en el procedimiento de secado; puede ser por eliminación de agua de una solución mediante el proceso de ebullición en ausencia de aire; también puede ser por eliminación de agua mediante adsorción de un sólido, y por reducción del contenido de líquido en un sólido, hasta un valor determinado mediante evaporación en presencia de un gas. Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes -escamas, gránulos, cristales, polvo, tablas o láminas continuas- y poseer propiedades muy diferentes24.

El producto que se seca puede soportar temperaturas elevadas o bien requiere un tratamiento suave a temperaturas bajas o moderadas. Además con el secado en los alimentos estaremos disminuyendo la propagación de microorganismos el mismo que pueden ser agentes contaminantes para la salud del consumidor.

24

Food Engineering, Universidad Jorge Tadeo Lozano, Bogotá, [email protected]

2.4.1.2. Tipo de secadores

Durante el secado tiene lugar simultáneamente una transferencia de calor hacia el sólido y una transferencia de materia (agua) desde el sólido al fluido desecante. La operación de secado en general está controlada por los dos fenómenos porque ambas resistencias, a la transferencia de calor y de materia, son significativas.

Q = MpeCpe(Tpe – Tpi) + Ma[Ca(Tae –Tai) + ωai(hve –hvi) ] + Mevap.( hve –h1i) +

QPerdido

En donde

Q = transferencia de calor que se necesita.

Mpe = velocidad de flujo de masa del producto que sale del sistema. Cpe = calor específico del producto de salida.

Tpe = temperatura del producto a la salida. Tpi = temperatura del producto a la entrada.

Ma = velocidad de flujo de masa del aire seco a la entrada del sacador. Ca = calor específico a presión constante del aire seco.

Tae = temperatura del aire a la salida. Tai = temperatura del aire a la entrada.

ωai = humedad absoluta del aire que entra al secador. hve = entalpía de vapor de agua en la salida del aire. hvi = entalpía de vapor de agua en la entrad del aire. Mevap. = velocidad de evaporación dentro del secador.

H1i = entalpía del vapor de agua líquida en la entrada del producto. QPerdido = perdida de calor a través de las paredes por fugas de aire.

2.4.1.2.1. Secadores de Bandejas Gráfico Nº 1 Secador de bandejas Fuente: http://virtual.unal.edu.co

El secador de bandejas, o secador de anaqueles, consiste en un gabinete, de tamaño suficientemente grande para alojar los materiales a secar, en el cual se hace correr suficiente cantidad de aire caliente y seco. En general, el aire es calentado por vapor, pero no saturado, de modo que pueda arrastrar suficiente agua para un secado eficiente.

Es necesario hacer notar una situación interesante de optimización de secadores. En este caso, cuando se calienta el aire con vapor, debe tomarse en cuenta varios aspectos, si nos situamos en la carta psicrométrica, el aire a utilizar, debe poseer una temperatura de bulbo húmedo alta, una entalpía alta, pero una humedad relativa baja. Puesto, que la operación de secado, como cualquier operación de transferencia, depende del tiempo de contacto interfacial (el cual no varía notablemente en este tipo de secador debido a la variación de la velocidad del aire), el área de contacto interfacial (que para nuestro caso requerimos que sean sólidos en terrones, o granos, para aumentar esta relación), el gradiente de temperatura y de humedad y la

resistencia25. En general, en este tipo de secadores, las variables que pueden fijarse o variarse son los gradientes, he allí la importancia que el aire no entre frío ni húmedo, puesto que esto minimiza el gradiente y elimina la eficiencia del secador.

Estos secaderos se clasifican de acuerdo con las direcciones relativas del movimiento fluido-sólido en secaderos en paralelo y secaderos en contracorriente. En el primer caso el aire caliente y seco se pone en contacto con el material frío y húmedo por lo que se alcanzan altas velocidades de evaporación que originan un producto final poroso y de baja densidad debido a la pequeña contracción que tiene lugar.

2.4.1.2.2. Secaderos rotatorios

Consiste en cámaras cilíndricas inclinadas, que al girar mantienen al producto en continuo movimiento. El cilindro está provisto de palas o aletas internas para favorecer la mezcla del producto y contacto con el aire caliente. El modo de calentamiento puede ser directo con aire caliente o indirecto por conducción y radiación a través de la pared. Estos secaderos son adecuados para productos que tienen tendencia a la adhesión y cierta resistencia mecánica, por ejemplo el azúcar. En donde existe la transmisión de calor y se la puede interpretaren la siguiente ecuación.

Q = A x U x ∆_T

Dónde:

A = Es el área de transferencia de calor en m2 o pie2

U = Coeficiente de transferencia de calor global en W/M2ºK

25

Las operaciones de la ingeniería de los alimentos. J.G.Brennan, J.R.Butters, N.D.Cowell, A.E.V.L.Lilly. Ed. Acribia

∆T = Es la diferencia de temperatura en ºC o ºF, y el calor esta en W o BTU

Figura Nº3 Secador rotatorio

Fuente: McCabe, Smith, Operaciones Básicas en Ingeniería Química, Ed. Reverté.