Evaporación y Secado

Transcripción

1 Evaporación y Secado Objetivos 1. Conocer los objetivos, fundamentos de la evaporación y secado de alimentos. 2. Conocer los principales equipos de secado y evaporación utilizados en la industria Agroalimentaria. 3. Discutir los usos comunes de la evaporación y secado de alimentos.

2 1. Introducción REMOCIÓN DE AGUA EVAPORACIÓN SECADO -Remoción PARCIAL de agua -Remoción CASI TOTAL de agua 1.1.Ventajas 1-Extensión de la vida útil. 2-Menos costos de envasado, almacenaje y transporte. 3-Generación de alimentos con más conveniencia de uso 4-No se requiere de la refrigeración para almacenamiento 5-Aumento de las posibilidades de comercialización 1.2. Objetivos del evaporación y secado -Generación de nuevos productos. -Preservación de alimentos debido a la reducción en la actividad acuosa (a w ) de los productos

3 1.3. Actividad acuosa (a w ) Es la relación entre la presión de vapor de equilibrio del alimento y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. P 0 P Agua Agua Alimento Alimento Tiempo 0 Tiempo 1 Tiempo 0 Tiempo 1 aw = P/Po P= Presión de vapor del alimento P 0 =Presión de vapor del agua pura a la misma T -La actividad acuosa considera no sólo la cantidad de agua sino su disponibilidad en función de la matriz del producto -La actividad acuosa es un mejor indicador que el contenido de agua de la vida de un alimento Equipo para determinación de actividad acuosa de alimentos

4 Efecto de la actividad acuosa sobre diferentes reacciones de degradación de alimentos Tasa de reacción Oxidación lipídica Pardeamiento no enzimático Actividad enzimática Actividad acuosa Efecto de la actividad acuosa sobre el crecimento de diferentes microorganismos Microorganismo Clostridium botulinum Escherichia coli-salmonella Listeria monocytogenes Staphylococcus aureus Muchos hongos No proliferación microbiana aw 0,97 0,95 0,92 0,87 0,75 0,60

5 -La actividad acuosa a w varía entre 0 y 1. Copos de maíz Galletitas de agua Huevo seco Pasta Miel Frutos secos Avena arrollada Mermelada Harina Jamón Queso Frutas Actividad acuosa (Aw) 2. Evaporación -Es la remoción parcial de agua de un solvente volátil (usualmente agua). -El concentrado es general el producto final. -En ciertos casos el componente volátil es el producto de interés. Aceites esenciales, aromas Bebidas destiladas

6 2.1. Usos Industria de jugos Enlatados Bebidas destiladas Eliminación de solventes Cerveza sin alcohol Leches concentradas 2.2. Aspectos de proceso Esquema general de un evaporador 1.Fuente de energía 2. Superficie de intercambio 3. Sistema de eliminación de vapor 2 3 1

7 Factores que afectan a la evaporación a.temperatura Temp Pres vapor -Si aumentamos la temperatura del proceso al velocidad de evaporación se incrementa. Problema -En algunos casos puede alterar el producto el uso de T elevadas b.presión Pres. Temp. ebullición La reducción de la presión permite la ebullición de los productos a menor temperatura y con ello una remoción de agua en condiciones que evitan o reducen los efectos negativos sobre el alimento

8 c-superficie de evaporación La reducción de la presión permite la ebullición de los productos a menor temperatura y con ello una remoción de agua en condiciones que evitan o reducen los efectos negativos sobre el alimento d-capa límite Capa estática de aire con mayor humedad reduce perdida de agua [ ]H 2 0 i [ ]H 2 0 e Vapor Capa límite Fuente caliente Capa límite Favoreciendo el flujo turbulento se reduce la capa límite aumentándose la eficiencia de transferencias de calor

9 Aspectos energéticos -El principal costo de una planta de evaporación es el consumo energético. Existen 2 posibilidades para ahorrar energía: a. Evaporadores de efecto múltiple b. Re-compresión de vapor 2.3. Tipos de evaporadores 1. Presión de trabajo Presión atmosférica Presión reducida Sobre-presión 2. Re-utilización de energía Simple efecto Doble efecto Triple efecto Re-compresion de vapor

10 3. Secado -Es la remoción casi total de agua de un producto Usos Café Leche Jugos Sopas Semillas Levadura Frutas Gelatinas Premezclas Granos Especias Curvas de secado (A-B) Equilibrado La humedad prácticamente no cambia; la T del alimento aumenta. (B-C) Velocidad constante La superficie de alimento permanece saturada con agua. Humedad del producto Tiempo (C-D) Velocidad decreciente El movimiento de humedad del interior del material no es suficiente para mantener a la superficie saturada. La velocidad de secado disminuye.

11 Métodos de secado A. Natural 1.Aire caliente 1.1.Estufas-túneles-cámaras no forzadas 1.2.Estufas-túneles-cámaras forzadas 1.3. Secado spray 1.4. Lecho fluidizado B. Con equipos 2. Contacto con sup. calientes Tambor 3. Dehidro-congleación A. Natural Ventaja -Bajo costo Desventajas: -Dificultad de control de proceso -Baja velocidad de secado

12 B. Con equipos 1.Con aire caliente 1.1. Estufas, tuneles y cámaras no forzadas -Se utilizan principalmente para alimentos sólidos. -Velocidad baja 1.2. Estufas túneles y cámaras forzadas -El secado es el procedimiento fundamental en la materia prima de la industria molinera y aceitera. -El aire forzado favorece el contacto del productos con el aire seco. Semillas de soja con crecimiento fúngico

13 1.3. Secado spray -Es un método ampliamente difundido en la industria. -Se utiliza para líquidos. -Involucra la atomización del líquido formando gotas que entran en contacto con aire caliente en una cámara. Atomizador Aire caliente Aire caliente Cámara de secado Producto Aire húmedo Ventajas -Alta calidad de producto Desventajas -Mayor costo -Mayor dificultad de operación Secadora spray

14 Usos Atomizadores Existen diferentes tipos de atomizadores a. Rotatorios b. Picos c. de 2 fluidos Muestra a secar Fluido atomizador Cámaras de secado: a. Contracorriente -Dirección opuesta de flujo de aire caliente y producto a secar -Utilizado para productos que requieren cierto grado de tratamiento térmico Producto a secar Aire caliente Aire caliente Producto seco Producto a secar b. Co-corriente -Igual dirección de flujo de aire caliente y producto -Mas apropiado para productos sensibles a altas temperaturas Producto seco

15 Instantaneización Dispersión Disolución Partículas muy pequeñas Partículas muy grandes -La instantaneización consiste en lograr un tamaño de partícula adecuado para favorecer la reconstitución completa y rápida. No instantáneo Instantáneo -Se basa en permitir la colisión de partículas semi-secas favoreciendo su agregación. Luego se finaliza con el secado de los aglomerados. Vista microscópica de leche en polvo instantánea 1.4. Lecho fluidizado En su forma mas simple el lecho fluidizado consiste en 2 cámaras separadas por una placa perforada. El aire pasa desde la parte inferior suspendiendo las partículas del producto. Aire Lecho fluidizado Esta dispersión favorece el contacto del producto con el aire seco aumentando la velocidad de secado.

16 Secadoras de lecho fluidizado Cualquier particulado entre 50 y5,000 micrones es un buen candidato para el secado en lecho fluidizado. 2. Secado por contacto con superficies calientes Secadoras de tambor Una fina capa del producto se coloca en Una la superficie del tambor que se encuentra calentado. El agua se evapora y cuando la rotación finaliza el producto seco es removido. Esquema secadora de tambor simple Secadora comercial de tambor Esquema secadora de tambor doble

17 Efecto sobre los alimentos -Los productos sufren modificaciones en su calidad durante el secado Color -El escaldado antes del secado permite reducir reacciones de pardeamiento en hortalizas. -El pardeamiento en el secado de leche esta asociado con mas altas temperaturas de secado en leche. Textura -El secado rápido provoca mas cambios en textura. Aroma -Muchos componentes volatiles se pierden durante el proceso de secado. -Asimismo pueden aparecer nuevos sabores y aromas. Valor nutricional -Se observan pérdidas de vitaminas de grupo B y Vit C

18 3. Dehidro-congelción -Consiste en la sublimación del agua a baja temperatura y presión. 1-Los productos de los cuales se desea eliminar agua se congelan 2-Luego se colocan en una cámara a presión reducida en la cual el agua es eliminada sin pasar por el estado liquido. Cámara de dehidro-congelación Ventajas - Retención de sabor aroma, vitaminas -Preservación de color y forma -Rehidratación rapida Desventajas -Alto costo