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  • FUNDAMENTOS DE SECADO, EXTRACCION SOLIDO-LIQUIDO Y DESTILACION: A. TECANTE

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    CAPITULO 2

    SECADO

    INTRODUCCION Operacin que se estudia considerando las relaciones de equilibrio que se establecen cuando el material a secar se pone en contacto con el medio secante, y de las relaciones que expresan cuantitativamente la velocidad de transferencia del proceso.

    Para algunos autores El secado es un fenmeno caracterizado por la prdida natural de humedad o agua de un alimento. La deshidratacin es una operacin en la cual la prdida de humedad se efecta bajo condiciones especficas y controladas. Para otros, es justamente lo contrario. Aqu no se aplica tal distincin; ambos trminos se usan de manera indistinta y con un significado anlogo. El secado es una de las operaciones ms antiguas usadas para conservar alimentos que ha dado lugar a productos secos tradicionales como carnes, pescados, frutas, quesos. En las ltimas dcadas "nuevos" productos llamados alimentos de

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    humedad intermedia han tenido un xito notable como el caf soluble y las formulaciones deshidratadas para la preparacin de pur de papa. El secado es una operacin que interviene a nivel artesanal, agrcola e industrial. El objetivo de esta unidad es saber cmo secamos y cules son los principios bsicos que gobiernan la separacin de agua de los alimentos hmedos. Para ello la discusin se divide en varias secciones. Seccin 2.1 Definicin e importancia del secado como operacin unitaria. Seccin 2.2 Propiedades del alimento importantes para el secado. Concepto de humedad de equilibrio y actividad de agua. El secado como un proceso de separacin por contacto en el equilibrio. Seccin 2.3 Relaciones cuantitativas que rigen el secado. Seccin 2.4 Caractersticas principales de los diferentes equipos de secado en la industria de alimentos. Seccin 2.5

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    Anlisis de la operacin y algunos criterios de diseo de ciertos tipos especficos de secadores.

    2.1 CONCEPTOS BASICOS 2.1.1 Definicin de secado El secado es una operacin en la cual se elimina parcial o totalmente, por evaporacin, el agua de un slido o un lquido. El producto final es siempre slido lo cual diferencia el secado de la evaporacin. En esta ltima, aunque hay eliminacin de agua, se parte siempre de un lquido para obtener un concentrado lquido. Aun cuando el objetivo principal no sea secar un alimento, el secado puede producirse cuando se efectan otras operaciones de tratamiento o conservacin. Algunos ejemplos: Coccin Almacenamiento a temperatura ambiente Conservacin frigorfica Congelacin Transporte pneumtico Molienda La mayora de las "leyes" que rigen el secado son tambin vlidas para otros procesos en los cuales se quiere eliminar por

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    evaporacin una sustancia voltil de una mezcla. Por ejemplo Eliminacin del disolvente de extraccin de aceite de granos oleaginosos. Sin embargo el trmino secado se emplea solamente cuando la sustancia voltil es agua. En este ltimo ejemplo lo que se desea es recuperar el disolvente antes de disponer de los desechos de la extraccin. 2.1.2 Objetivos del secado Bsicamente son: 1.- Conservacin para prolongar vida de anaquel 2.- Reduccin de peso y volumen para facilitar empaque y

    transporte 3.- Presentacin de alternativas de consumo Pueden producirse cambios no deseables que afectan tanto la calidad como la aceptacin del producto. 2.1.3 Desventajas

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    Se producen cambios y alteraciones no necesariamente deseables en: La textura El sabor El color La calidad nutritiva y la forma Es una operacin que consume mucha energa y eso aumenta el costo del producto terminado. 2.1.4 Materiales susceptibles de secarse El secado ocupa un lugar importante dentro de la cadena de transformacin y conservacin de productos agroalimentarios ya que se realiza sobre un gran nmero de alimentos. Productos agrcolas poco hidratados o hmedos Productos que pueden requerir, segn las condiciones meteorolgicas, un secado complementario para estabilizarlos o estandarizarlos antes de ser sometidos a un tratamiento industrial. Maz Trigo Otros cereales Oleaginosas Productos agrcolas muy hidratados o hmedos

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    Productos que deben secarse para estabilizarlos y facilitar su transporte. Leche destinada al consumo humano y a la cra de becerros Alfalfa Planta de maz destinada a alimentacin animal Legumbres para utilizacin industrial como: Papa Zanahoria Cebolla Esprrago Jitomate Hongos comestibles Las especias o aromatizantes como: Perejil Ajo Canela Vainilla Clavo para uso domstico o industrial Las frutas como: Ciruela Durazno Uvas, etc. Las carnes rojas y pescados para preparaciones deshidratadas y saladas o deshidratadas y ahumadas.

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    Productos de transformacin industrial Productos que se secan para estabilizarlos o proporcionar diferentes presentaciones para el consumo. Entre otros: Extractos de t y caf Pastas alimenticias Productos de salchichonera como jamones y salchichones secos Quesos Azcar Gluten Casena Malta Subproductos industriales Productos derivados de un proceso que se destinan generalmente al consumo animal. Subproductos de la industria azucarera Subproductos de la industria cervecera Suero de leche subproducto de la industria de fabricacin de queso 2.1.4 Formas de secado

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    Secado por ebullicin Cuando la presin de vapor del agua pura es igual a la presin baromtrica local, el agua hierve y se evapora. A una presin absoluta de 101.3 kPa el agua pura hierve a 100 C. Cuando se disuelven solutos en el agua, la presin de vapor de la solucin resultante es inferior a la del agua pura y por lo tanto su punto de ebullicin es superior al del agua pura para una misma presin baromtrica. La descripcin cuantitativa de este fenmeno est dada por la Ley de Raoult La presin de vapor de un componente en una solucin es igual a la fraccin mol de aqul componente por su presin de vapor cuando est puro Para una solucin de un soluto no voltil en agua

    *H2OH2OA p x p = (2.1)

    pA = presin de vapor de la solucin xH2O = fraccin mol del disolvente, agua en este caso pH2O* = presin de vapor del agua pura a la temperatura de la solucin.

    Si xH2O = 1 - xb

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    La ecuacin (2.1) se escribe

    *H2ObA p ) x- (1 p =

    pp ) x- (1 *H2O

    Ab =

    pp ) x- (1 *H2O

    Ab =

    pp - 1 x *H2O

    Ab =

    p

    p - p x *

    H2O

    A*H2O

    b = (2.2)

    Esta ecuacin muestra que La disminucin relativa de la presin de vapor es igual a la fraccin mol del soluto tal como se anticip en el prrafo anterior. La ebullicin, esto es, la formacin de burbujas de vapor de agua, es ms difcil de observar en los slidos y los materiales pastosos

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    que en los lquidos. La cantidad de energa en forma de calor que se requiere para evaporar el agua est determinada por el calor latente de evaporacin. El aporte calrico puede efectuarse mediante los diferentes mecanismos de transferencia de calor: Conduccin entre una superficie caliente que est en contacto con el alimento Radiacin cuando existe generacin interna de calor en el alimento debida a la exposicin de ste a rayos infrarrojos, microondas o calentamiento dielctrico Conveccin entre el alimento y un medio de calentamiento como vapor de agua sobrecalentado o aceite caliente de fritura. En todos los casos, es necesario llevar el alimento a la temperatura de ebullicin del agua. Esto no siempre es recomendable ya que no todos los alimentos pueden soportar altas temperaturas y stas pueden ocasionar deterioro fsico de los mismos. Secado por arrastre

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    En el exterior del alimento Cuando un alimento hmedo se pone en contacto con una corriente de aire, o de cualquier otro gas, suficientemente caliente y seco, se establece espontneamente entre ellos una diferencia de temperatura y una diferencia de presin parcial de agua. Resultado: Transferencia simultnea de calor y masa entre el gas y el alimento. La transferencia de calor ocurre desde el aire hacia el alimento ya que la temperatura del alimento es inferior a la del aire. El mayor contenido de humedad en el alimento hace que la presin parcial de agua en l sea mayor que en el aire. Resultado: Transferencia de masa desde el alimento hacia el aire. El aire es a la vez fluido de calentamiento y medio de arrastre del agua evaporada del alimento. En el interior del alimento Conforme el alimento pierde humedad se establecen en su interior diferencias de concentracin. Resultado: Transferencia de humedad hacia su superficie. Entonces existen dos mecanismos de transferencia de masa.

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    Conveccin: Entre la superficie del alimento y la corriente de aire. Difusin: Desde el interior del alimento hacia su superficie. En el secado por arrastre La temperatura en la superficie del alimento es inferior a la temperatura de ebullicin del agua a