INGENIERA DE ALIMENTOS III

Ao Del Centenario De Machu Picchu Para El Mundo

Ctedra

:Ingeniera De Alimentos IIICatedrtico : M.Sc. LUZ BUENDIA SOTELOAlumna

: ALFARO JAUCHA, Mabel.

COTERA CARHUANCHO, Mireya

ORIHUELA CARHUALLANQUI, Friedman ROSAS MOLINA, Mara Luz.

Semestre

: VIII Huancayo-Per

2011

I. INTRODUCCINEl secado ha sido desde los tiempos ms remotos, un medio de conservacin de los alimentos. Su aplicacin en la forma ms sencilla se aprovech sin duda mediante la observacin de la naturaleza. En el campo se secan los granos y los tallos por medio de exposicin al sol. A menudo se logra as un grado suficiente de seguridad en la conservacin de los alimentos. El secado con aire es una operacin unitaria muy utilizada en las industrias agrcola y alimentaria, tanto por la cantidad como por la diversidad de productos tratados. Durante el secado de diversos productos biolgicos (sorgo, arroz, papa, zanahoria, nabo, aceituna, achiote), se ha observado que el perodo que gobierna esta operacin es el velocidad decreciente, el cual est descrito principalmente por la difusin de la humedad dentro del producto.En el secado de un material se remueve humedad libre de la superficie y tambin agua retenida en el interior. Si se determina el cambio en el contenido de humedad del material con respecto al tiempo, se obtiene una curva de la cual se puede conocer la velocidad de secado a cualquier contenido de humedad. La forma de la curva vara con la estructura y tipo de material. Debido a que la humedad es uno de los factores que contribuye seriamente a la descomposicin de los alimentos, se han diseado secadores orientados al secado de cierto tipo de alimentos.

Viendo la importancia del tema se plante los siguientes objetivos:

Conocer los principios bsicos de la operacin de secado mediante el uso de un secador de bandejas que opera por lotes a nivel laboratorio.

Conocer los procedimientos y mtodos utilizados en el secado de productos alimenticios, para la obtencin de datos que permitan un previo tratamiento, la construccin de diferentes curvas de secado, donde se pueda diferenciar los periodos del mismo.

Determinar la humedad crtica y la humedad final del producto en la operacin de secado.

Los alumnos

II. MATERIA PRIMA

2.1. PRODUCTO2.1.1. CAMOTE (Ipomoea batata)Segn Austin (1988) menciona que aunque el sitio exacto del origen y domesticacin del camote no ha sido bien definido, basado en el anlisis de caracteres morfolgicos del camote y de las especies silvestres del gnero Ipomoea, postulo que el origen de Ipomoea batatas, fue en algn lugar de la regin comprendida en la pennsula de Yucatn de Mxico y la desembocadura del rio Orinoco en Venezuela. Estudios de diversidad gentica en regiones tropicales de Amrica, utilizando marcadores moleculares AFLP, encontraron la mayor diversidad molecular en regiones tropicales de Amrica Central, y considerando la riqueza de especies silvestres Ipomoea que se encuentran en la regin, proveen fuerte evidencia que Amrica Central debe ser el centro de origen del camote.

Existen diferentes nombres con los que se le conoce al camote se mencionan:

Boniato (Venezuela)

Batata (Mxico)

Camote (Per)

Chaco; Arracacha (Colombia)

Papa dulce (Ecuador)2.2. DESCRIPCIN TAXONMICA

Tabla N1: Taxonoma del camote.

Raz tuberosa de Ipomoea batatas

Clasificacin cientfica

ReinoPlantae

SubreinoTracheobionta

DivisinMagnoliophyta

ClaseMagnoliopsida

SubclaseAsteridae

OrdenSolanales

FamiliaConvolvulaceae

TribuIpomoeeae

GneroIpomoea

EspecieI. batatas

Nombre binomial: Ipomoea batatas

FUENTE: Austin (1988)2.3. Caractersticas botnicas:

2.3.1. Habito de crecimiento: Es cultivada como una planta anual usando races reservantes o esquejes para su propagacin vegetativa. Su hbito de crecimiento es predominantemente postrado, con tallos que se expanden de manera horizontal sobre el suelo. (Bartolini 1985)

FIGURA 1: Crecimiento del camote FUENTE: Bartolini 19852.3.2. Sistema radicular:

Consiste de:a. Races fibrosas.- Que absorben nutrientes y agua, y sostienen a la planta.

b. Races reservantes.- Races laterales en las que se almacenan los productos fotosintticos.

El sistema radicular de las plantas que se obtienen por propagacin vegetativa se inicia con las races adventicias. Estas se desarrollan como races fibrosas primarias que se ramifican lateralmente. Conforme a la planta madura se producen races de tipo lpiz que tienen alguna lignificacin. Otras races no tienen lignificacin, son carnosas, engruesan bastante y se les llama races reservantes.

Las plantas producidas de semillas desarrollan una raz tpica con un eje central y ramificaciones laterales. (Bartolini 1985)

FIGURA 2: Formacin de races.

FUENTE: Bartolini (1985) TALLO (BEJUCOSOS O GUAS):

Son cilndricos y su longitud, as como la de los entrenudos, depende del hbito de crecimiento del cultivar y de la disponibilidad de agua en el suelo. Los cultivares de crecimiento erecto son de aproximadamente 1m de largo mientras que los muy rastreros pueden alcanzar mas de 5m de longitud. Algunos cultivares tienen tallos con tendencia al enroscamiento. La longitud de los entrenudos puede variar de corta a muy larga y, segn el dimetro del tallo, pueden ser delgados o muy gruesos.

Depende de los cultivares, el color de los tallos varia de totalmente verde a totalmente pigmentado con antocianinas (color rojo-morado). Los brotes apicales tiernos y, en algunos cultivares tambin los tallos, varan desde glabros (sin pelos) a muy pubescentes. (Bartolini 1985)

FIGURA 3: Crecimiento del tallo.

FUENTE: Bartolini (1985) Hojas:

Son simples y estn arregladas alternadamente en espiral sobre los tallos, en un patrn conocido como fitotaxia 2/5 (hay 5 hojas arregladas en espiral en 2 circulos alrededor del tallo por cada 2 hojas que estn en el mismo plano vertical sobre el tallo).

Dependiendo del cultivar, el borde de la lmina de las hojas puede ser entero, dentado o lobulado. La base de la lmina generalmente tiene dos lbulos, que pueden ser casi rectos o redondeados. La forma del perfil general de las hojas de batata puede ser redondeada, reniforme (en forma de rin), cordada (en forma de corazn). (Bartolini 1985)

FIGURA 4: Formacin de hojas.

FUENTE: Bartolini (1985).El color de las hojas puede ser verde-amarillento, verde o con pigmentacin morada en parte o en toda la lamina. Algunos cultivares tienen hojas jvenes de color morado y hojas maduras de color verde.

La longitud del peciolo tambin vara de muy corto a muy largo. Los peciolos pueden ser de color verde o con pigmentacin morada en su insercin con la lmina, con el tallo, o a lo largo del peciolo. (Bartolini 1985) FIGURA 5: Formacin de hojas.

FUENTE: Bartolini (1985) Flores:

Los cultivares de batata difieren en su habito de floracin. Bajo condiciones normales en el campo, algunos cultivares no florecen, otros producen muy pocas flores y otros florecen muy profusamente.

La flor de la batata es bisexual. Adems del cliz y la corola, contienen os estambres que son rganos masculinos o androceo y el pistilo que es el rgano femenino o gineceo. (Bartolini 1985)

FIGURA 6: Crecimiento de flores. FUENTE: Bartolini (1985) Fruto y semilla:

El fruto es una capsula mas o menos esfrica con una punta terminal, y puede ser pubescente o glabro. La capsula una vez madura se torna de color marrn.

Cada capsula contiene de 1 a 4 semillas ligeramente aplanadas en un lado y convexas en el otro. La forma de la semilla puede ser irregular, ligeramente angular. El color varia desde marrn a negro y el tamao es aproximadamente 3mm. (Bartolini 1985)

FIGURA 7: Formacin del fruto y semilla.

FUENTE: Bartolini 1985

Races reservantes: La mayora de los cultivares producen races reservantes en los nudos de los esquejes sembrados originalmente y que permanecen bajo tierra Sin embargo, los cultivares de habito muy rastrero forman races reservantes en alguno de los nudos de los tallos que estn en contacto con el suelo.

Partes de las races reservantes son:

a. Extremo proximal: une al tallo mediante un pednculo radicular y en el cual se encuentran muchas yemas adventicias de donde se originan los brotes.

b. Parte central: ms dilatada.

c. Extremo distal o cola: las yemas adventicias localizadas en la parte central y distal tienen un brotamiento ms tardo que aquellas localizadas en el extremo proximal. (Bartolini 1985)

FIGURA 8: Formacin de las races reservantes.

FUENTE: Bartolini (1985)Un corte transversal de la raz reservante muestra el periderma o piel. De la corteza o parnquima cortical que, depende segn el cultivar, varia desde muy delgada hasta muy gruesa; el anillo del cambium en el cual se encuentran los vasos de ltex, y el parnquima central o medula. La cantidad de ltex que se forma depende del estado de madurez de la raz. (Bartolini 1985)

FIGURA 9: Corte transversal del camote.

FUENTE: Bartolini (1985)La formacin de las races reservantes puede ser como un racimo al rededor del tallo. Si el pednculo que une la raz al tallo esta ausente o es muy corto, las races forman un racimo cerrado. Si el pednculo es ms o menos largo forman un racimo abierto. En otros cultivares, las races reservantes se forman a una distancia considerable del tallo y pueden ser dispersas. (Bartolini 1985).

FIGURA 10: Racimo de camotes.

FUENTE: Bartolini (1985)La superficie de races reservantes generalmente es lisa, pero algunos cultivares muestran defectos tales como piel de cocodrilo, venas prominentes, constricciones horizontales y hendiduras longitudinales o surcos. Sobre la superficie tambin se encuentran las lenticelas, que, en algunos cultivares son muy protuberantes cuando hay exceso de humedad en el suelo. (Bartolini 1985).

FIGURA 11: Superficie del camote.

FUENTE: Bartolini (1985)2.4. COMPOSICIN QUMICA

El camote tiene los siguientes componentes: Tabla N2: Composicin qumica del camote.

ENERGTICOSGRAMOS

Protenas1.8

Grasa0.6

Carbohidratos21.5

Fibra2.5

Azcar9.7

Almidones y Dextrinas11.8

Agua70

VITAMINASMILIGRAMOS

Caroteno & Pro Vitamina A4

Tritofano0.4

Niacina0.8

Tiamina0.1

Riboflavina B20.06

Vitamina B30.94

Vitamina B50.22

Acido Flico 52

Biotina-

Vitamina C25

MINERALESMILIGRAMOS

Sodio19

Potasio320

Calcio28

Magnesio13

Fsforo47

Hierro0.7

Cobre0.1

Zinc0.2

Cloro64

FUENTE: Giannoni (2004)2.5. VALOR NUTRICIONAL

El valor nutritivo del camote es mayor en comparacin con el de la papa, adems de ser una fuente valiosa de fibra, antioxidante y rica en vitaminas y minerales. El tipo amarillo-especialmente el de pulpa con un color similar al de la calabaza- tiene un contenido de beta-caroteno mayor que el de la zanahoria; bastan de tres a seis rebanadas de un camote para garantizar la cantidad de vitamina necesaria para el hombre cada da. Por esta razn, su uso como alimento-medicamento est indicado contra la deficiencia de vitamina A, reconocida por los sntomas de atraso en el crecimiento infantil, la piel spera, la ceguera nocturna y la lcera de crnea que puede provocar la prdida total de la visin.

En 100 gr de races frescas de CAMOTE encontramos:Tabla N2: Valor nutricional del camote.

ELEMENTOCantidad

> Agua70.0 g

> Carbohidratos27.3 g

> Protenas1.3 g

> Grasas0.4 g

> Calcio34.0 mg

> Hierro1.0 mg

> Fsforo200 mg

> Vitamina A500 UI

> Tiamina0.10 mcg

> Riboflavina0.05 mcg

> Niacina0.6 mg

> Vitamina C 23.0 mcg

FUENTE: Giannoni (2004)2.6. PRODUCCIN DEL PRODUCTO REGIONAL Y NACIONAL2.6.1. Produccin a nivel nacional:La produccin nacional del camote (Hipomoea Batata) se ha mostrado por lo general con un comportamiento regular, con una leve cada en los aos 2004-2006 y con leve ascenso el ao 2006, el ultimo importante crecimiento se ha registrado en el ao 1997, 2000,2001. Con un poco ms 20 TM

En el Per no se le ha dado la importancia que se merece el camote, hasta no hace mucho su uso era destinado mayormente para comida de animales. Pero se inici una campaa en los programas periodsticos donde se explicaba sus propiedades alimenticias en cuanto a nutricin, adems de su bajo costo. El consumo per cpita anual es de 4.363Kg.

FIGURA 13. Produccin nacional del camote 1996-2005 (miles de tm) FUENTE: Instituto Nacional de Estadstica e Informtica.2.6.2. Produccin a nivel regional:

Respecto al camote, segn registro de estadsticas, la mayor zona de produccin de camote en el pas es el departamento de Lima, en donde se concentra el 70% de la superficie cultivada con volmenes superiores a las 180,000 toneladas en el 2007. El otro 50% es generado por Piura (segundo departamento en orden de importancia), Lambayeque, Ica y Ancash Los valles costeros de Ancash, cultivan aproximadamente 1,500 hectreas que aportan al mercado capitalino 24 mil TM. Anuales En cambio, los valles costeros de los departamentos de Lambayeque y la Libertad registran una superficie de siembra de 2,300 ha, las cuales aportan 25 mil TM al mercado regional del norte. En los valles de Ica y Arequipa cultivan 1000 ha, las cuales producen 16 mil TM.

FIGURA 14. Zonas productoras de camote

FUENTE: Instituto Nacional de Estadstica e Informtica.

FIGURA 15. Zonas de mayor volumen de produccin de camote.

FUENTE: Instituto Nacional de Estadstica e Informtica.2.6.3PRECIO EN EL MERCADO PERUANO.

Si comparamos el precio del camote al consumidor con respecto a los anteriores aos, se ha incrementado notablemente, pero gracias al proyecto camote, se podr mejorar no solo la calidad del producto, sino tambin su rendimiento en el cultivo.

FUENTE: Ministerio de Agricultura

III. SECADO3.1. TEORA DE SECADO3.1.1. Definicin de secado: Segn Rodrguez (2002) seala al respecto, cuando un alimento se pone en contacto con aire de una temperatura y humedad dadas, este ltimo proporciona el calor latente necesario para que el agua del producto pase a vapor. El vapor de agua abandona el alimento por difusin, a travs de la pelcula de aire en reposo que rodea a la superficie del producto, hasta alcanzar la corriente de aire en movimiento, que se encarga de arrastrarlo. La velocidad de eliminacin de agua est supeditada tanto por la transferencia de materia (vapor de agua) entre el alimento y el aire, como por la transferencia de calor, de signo contrario.

La transferencia de materia tiene lugar al gradiente existente entre la presin de vapor del agua del alimento y la presin parcial del vapor de agua en el aire, fuerza impulsora de este movimiento Segn Perry (1984) Secado generalmente se refiere a la remocin de lquido de un slido por evaporacin. El secado es el proceso ms antiguo utilizado para la preservacin de alimentos, siendo uno de los mtodos ms comunes vigentes de mayor importancia en todos los sectores para la produccin de productos slidos.

Segn Crapiste (1997).La deshidratacin de alimentos es un proceso que involucra la transferencia de masa y energa. El entendimiento de estos dos mecanismos en el alimento a secar y el aire o gas de secado, as como de las propiedades termo-fsicas, de equilibrio y transporte de ambos sistemas, son de vital importancia para modelar el proceso y disear el secador. Las operaciones de deshidratado son importantes en la industria de qumica y de alimentos. El objetivo principal del secado de fruta es remover agua del slido hasta un nivel en donde el crecimiento microbiolgico y la deterioracin por reacciones qumicas sean minimizadas. 3.1.2. Objetivos del secado:

Conservacin para prolongar vida de anaquel.

Reduccin de peso y volumen para facilitar empaque y transporte.

Presentacin de alternativas de consumo.3.1.3. Proceso de secado:

Segn Krokida (2002). La gran variedad de alimentos deshidratados que hoy en da estn disponibles en el mercado como botanas, fruta deshidratada, sopas, etc., han despertado el inters sobre las especificaciones de calidad y conservacin de energa, enfatizando la necesidad del entendimiento de los procesos de secado. Cuando un slido hmedo es sometido a un proceso de secado, se presentan dos subprocesos:

a. Transferencia de la humedad interna del slido hacia la superficie de ste y su subsecuente evaporacin. El movimiento de la humedad dentro del slido es una funcin de la naturaleza fsica del slido, su temperatura y su contenido de humedad.

b. Transferencia de energa en forma de calor del ambiente que rodea al slido para evaporar la humedad de su superficie. Este segundo subproceso depende las condiciones externas de temperatura, humedad y flujo del aire, presin, rea de exposicin y el tipo de secador empleado.

En el proceso de secado, cualquiera de los dos subprocesos descritos puede ser el factor limitante que gobierne la velocidad del secado, a pesar de que ambos subprocesos ocurren simultneamente durante el ciclo de secado.

El comportamiento de los slidos en el secado, es medido como la prdida de humedad como una funcin del tiempo. Existen tres etapas en el proceso de secado como se observa en la Fig. 3.1 y en la Fig. 3.2: durante la primera etapa del secado, la velocidad de secado es uniforme, la vaporizacin empieza cuando el contenido de humedad en el slido llega a la superficie de ste. Durante este periodo el paso controlante es la difusin del vapor de agua a travs de la interfase humedad-aire. FIGURA 16. Perdida de humedad. FIGURA 17. Cintica de secadoCuando el contenido de humedad promedio ha alcanzado el contenido crtico de humedad, significa que la capa de humedad de la superficie ha sido casi evaporada.

La segunda etapa, est formada por el periodo de secado de la superficie insaturada hasta lograr la completa evaporacin del lquido contenido en la superficie del slido. En la tercera etapa, el paso controlante es la velocidad a la que la humedad se mueve en el interior del slido como resultado de gradientes de concentracin, conforme la concentracin de humedad reduzca, la velocidad del movimiento interno de humedad disminuye, provocando que la velocidad de secado aumente hasta que el contenido de humedad llegue a un punto de equilibrio con la humedad del aire de secado, es aqu donde el proceso de secado termina.

El contenido final de humedad, determina el tiempo de secado y las condiciones requeridas para el proceso de secado. Las restricciones de temperatura a la cual se lleva a cabo el proceso, resultan debido a la degradacin, decoloracin, manchado, flamabilidad (provocada principalmente por polvos) y otros factores que afectan al alimento.

La sensibilidad trmica fija la temperatura mxima a la cual la sustancia o alimento puede ser expuesto en el tiempo de secado, esto se debe a que por ejemplo, muchos materiales higroscpicos se pudren durante el secado. (Mujumdar, 2000)

La velocidad y uniformidad del secado, son dos factores importantes que afectan la calidad del proceso y evitan las prdidas fsicas, estructurales, qumicas y nutricionales del alimento. (Mujumdar, 2000)Un proceso de secado es ptimo cuando el tiempo en el que se lleva a cabo es el mnimo, utilizando un mnimo de energa, lo cual est estrechamente relacionado con la eficiencia energtica del secador empleado.

Con respecto a la frutas y vegetales, el secado puede lograr una reduccin en volumen de entre 75% y 85%, dependiendo de la porosidad del alimento Por esta razn, la importancia del secado en alimentos representa una disminucin en costos a la hora de transportarlos, adems de que su manejo es ms fcil ya que no es necesario invertir en procesos de refrigeracin o aadir conservadores para mantenerlos en buen estado antes de consumirlos. Lo que puede dar lugar a un incremento en los ingresos a la hora de comercializar productos secos. (Crapiste, 1991)Segn (Rodrguez, 2002) menciona, La representacin de la humedad del producto frente al tiempo de secado es el punto de partida para establecer la evolucin de la velocidad de secado a lo largo de la operacin. En la figura 3.3 se muestran las variaciones tpicas de la humedad de un alimento y de su velocidad de secado frente al tiempo. Una tercera grafica informa sobre como varia la velocidad de secado conforme se reduce la humedad del solido.

Figura 18: Etapas de Secado de un alimento con aireComo puede apreciarse, se distinguen tres periodos para la velocidad de secado segn esta aumente (trama A-B), permanezca constante (tramo B-C) o disminuya (tramo C-E).

Primer Periodo Llamado de estabilizacin o de induccin, no es significativo frente al tiempo total de secado. Correspondiente al tiempo que necesita el sistema para alcanzar el rgimen estacionario y se caracteriza por la cesin de calor sensible del aire al alimento, que se manifiesta en forma de un aumento de su temperatura. Esta fase termina cuando la temperatura del alimento se iguala a la del bulbo hmedo del aire.

Durante este periodo, dado que el alimento se encuentra frio respecto al aire, prevalece la transmisin de calor frente a la transferencia de materia, la cual se encuentra limitada por la reducida presin de vapor del agua del alimento a baja temperatura. Segundo Periodo De velocidad de secado constante, el agua migra desde el interior del alimento hasta su superficie con la misma velocidad con que se evapora desde la referencia superficie hasta el aire. Segn Rodrguez (2002), este comportamiento se explica debido al equilibrio existente entre el flujo de calor y el flujo de materia, que permite que la superficie del alimento permanezca en todo momento saturada de agua. El gradiente de temperatura permanece, pues, constante a lo largo de este periodo; de lo contrario afectara la transferencia de la materia.

En concreto, el aire de secado debe reunir los siguientes requisitos:

- Temperatura de bulbo seco relativamente elevado.

- Reducida humedad relativa.

- Velocidad de paso elevada.

Tercer Perodo de velocidad decreciente

Despus de alcanzar la humedad crtica, el secado contina a una velocidad decreciente, que comienza cuando la velocidad de migracin del agua desde el interior del producto hasta su superficie decae respecto a la velocidad de evaporacin del agua, lo que conduce a una desecacin progresiva de la superficie del alimento. (Rodrguez, 2002)

La migracin de agua en el interior del alimento puede estar sujeta a varios mecanismos.

1. Movimiento por fuerzas capilares

2. Difusin de lquidos

3. Difusin de superficie

4. Difusin de vapor de agua.

3.1.4. Curvas de Secado: Son curvas construidas a partir de datos experimentales que dan informacin sobre la velocidad de secado de un alimento bajo determinadas condiciones. Se obtienen preferiblemente en un equipo que reproduzca lo ms fielmente posible el equipo de proceso usando condiciones de aire que se asemejen a las que se usan en el mismo.

La informacin obtenida de estas curvas es til para propsitos de:

Estimar el tamao del secador. Establecer las condiciones de operacin. Calcular, estimar o an predecir el tiempo de secado. 3.1.4.1. Determinacin experimental: La muestra esquemticamente la forma de obtener los datos experimentales para la construccin de las curvas de secado.

FIGURA 19. Obtencin de datos experimentales para la construccin de curvas de secado.El dispositivo experimental debe ser lo ms semejante posible al equipo en donde se efecta realmente el secado y las condiciones del aire deben ser constantes. El experimento consiste en registrar el cambio de la masa del alimento con el tiempo. Este cambio se debe a la prdida de agua y est relacionado con la humedad del alimento y las propiedades del aire. 3.1.4.2. Tratamiento de los datos experimentales: Para construir las curvas de secado los datos tabulados tiempo y la masa del alimento hmedo obtenidos experimentalmente se transforman en datos de tiempo y humedad base seca. 3.2. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE SECADO 3.2.1. TEMPERATURA DEL AIRE:

La temperatura desempea un papel importante en los proceso de secado. En forma general, conforme se incrementa su valor se acelera la eliminacin de humedad dentro de los lmites posibles. En la prctica del secado, la eleccin de la temperatura se lleva a cabo tomando en consideracin la especie que se vaya a someter al proceso.

Existen diversos niveles de temperaturas que se mantienen durante el proceso tcnico de secado:

a. Temperatura de bulbo seco: Es aqulla del amiente, se mide con instrumentacin ordinaria como un termmetro de mercurio.

b. Temperatura superficial: Es la de la especie a secar, generalmente se mide por medio de un sensor infrarrojo.

c. Temperatura de bulbo hmedo: Es la temperatura de equilibrio dinmico obtenida por una superficie de agua cuando la velocidad de transferencia de calor por conveccin, a la misma, es igual a la transferencia de masa que se aleja de la superficie.

Durante el proceso de secado, se origina un gradiente de temperatura con respecto al espesor del material, mismo que tiende a disminuir conforme se reduce el contenido de humedad. (Perry, 1984)Durante el proceso de secado, se origina un gradiente de temperatura con respecto al espesor del material, mismo que tiende a disminuir conforme se reduce el contenido de humedad. 3.2.2. Humedad relativa del aire:

La humedad relativa del aire se define como la razn de la presin de vapor de agua presente en ese momento, con respecto a la presin de saturacin de vapor de agua a la misma temperatura. Generalmente, se expresa en porcentaje (%), a medida que se incrementa la temperatura del aire aumenta su capacidad de absorcin de humedad y viceversa.

Cuando el aire contiene su mxima capacidad, se dice que se trata de un aire completamente saturado y por lo tanto incapaz de absorber ms humedad, por el contrario, un aire no saturado tienen la posibilidad de absorber una cantidad determinada de humedad hasta lograr su saturacin. (Perry, 1984)3.2.3. Velocidad del aire.

La velocidad del aire dentro del secador tiene como funciones principales, en primer lugar, transmitir la energa requerida para calentar el agua contenida en el material facilitando su evaporacin, y en segundo lugar, transportar la humedad saliente del material.

La capa limite que existe entre el material a secar y el aire juega un papel importante en el secado. Cuanto menor sea el espesor de esta capa lmite, ms rpida ser la remocin de humedad. La forma de la corriente del aire es importante para la velocidad, una corriente turbulenta es mucho ms eficaz que una laminar, pues la primera afecta en mayor forma la capa lmite y el aire.

Durante las primeras etapas del secado, la velocidad del aire desempea un papel muy importante, sobre todo cuando el material contiene un alto contenido de humedad. A mayor velocidad, mayor ser la tasa de evaporacin y menor el tiempo de secado y viceversa, si la velocidad del aire disminuye la tasa de evaporacin disminuye y el tiempo de secado aumente. Por tal razn, para asegurar un secado rpido y uniforme es indispensable una circulacin del aire fuerte y regular.

Las ventajas de velocidades altas de aire, disminuyen en cuanto mayor es el espesor del material, menor el contenido de humedad inicial y la temperatura de bulbo seco inicial.

En la prctica, la economa del proceso determina la velocidad del aire. Se utilizan velocidades mayores a 3 m/s slo en casos excepcionales (material muy hmedo), pero en general, la velocidad se considera entre de 2 m/s a 3 m/s. En algunos casos, es recomendable utilizar velocidades de secado altas al inicio del proceso de secado, pero a medida que disminuye la humedad se sugiere disminuir la velocidad. Lo anterior es posible si se cuenta con ventiladores de velocidad variable.3.2.4. Los factores claves para un buen secado son entonces:

1. Aire caliente a una temperatura de 40 a 70

2. Aire con un bajo contenido de humedad

3. Movimiento constante del aire 3.3. EQUIPOS DE SECADO

Debido a que la humedad es uno de los factores que contribuyen seriamente a la descomposicin de alimentos, se han diseado secadores orientados al secado de cierto tipo de alimentos. Por ejemplo: granos, polvos, carne, frutas y vegetales, entre otros.

Dichos dispositivos constan con las caractersticas necesarias para lograr el secado ptimo. (Geankoplis, 1999)

La clasificacin para los secadores es muy amplia, sin embargo, la ms general est dada por el mtodo con el que se lleva a cabo la transferencia de calor, que puede ser:

a) Conduccin

b) Conveccin

c) Radiacin

A su vez, se subdividen de acuerdo al tipo de contenedor del secador: charolas, tambor, tnel, aspersin, etc.

3.3.1. Secadores por conveccin:

Los secadores cuya transferencia de calor es por conveccin son utilizados para secar partculas y alimentos en forma laminar o en pasta. El calor se suministra a travs de aire caliente o gas, el cual fluye sobre la superficie del slido. El aire, los gases inertes, el vapor sobrecalentado, o gases de combustin directa pueden ser utilizados en sistemas de secado convectivos. (Mujumdar; 2000)

a. Secador de Horno: Granos, frutas y vegetales pueden ser procesados usando este tipo de secador. Este consiste en una construccin de dos secciones con un piso con ranuras que separa la seccin de secado con la seccin de calefaccin. La figura 3.6 muestra un ejemplo de un secador de este tipo. El producto es colocado sobre la placa ranurada y el aire caliente es llevado de la seccin baja hacia la seccin de secado a travs de la placa.

FIGURA 20. Configuracin tpica de un secador tipo horno.b. Secadores en bandejas o charolas: Funciona mediante un ventilador que recircula aire calentado con vapor paralelamente sobre la superficie de las charolas, tambin puede usar calor elctrico.

FIGURA 21. Arreglos tpicos de un secador de bandejaEste tipo de secador se caracteriza por tener una serie de bandejas en donde es colocado el alimento. Las bandejas se colocan dentro de un compartimiento del secador en donde es expuesto al aire caliente. El secador cuenta con un ventilador y una serie de resistencias elctricas a la entrada que permiten generar aire caliente el cual es llevado a travs de la seccin de bandejas.

Segn Geankoplis, (1998).En el secador de bandejas, que tambin se llama secador de anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material, que puede ser un slido en forma de terrones o una pasta, se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal de 10 a 100 mm de profundidad. Un secador de bandejas tpico, tal como el que se muestra en la figura 1, tiene bandejas que se cargan y se descargan de un gabinete. Un ventilador recircula aire calentado con vapor paralelamente sobre la superficie de las bandejas. Tambin se usa calor elctrico, en especial cuando el calentamiento es bajo

Figura 3.6: Secador En Bandejas

Fuente: Geankoplis (1998).

c. Secadores de tnel: Suelen ser compartimientos de bandejas que operan en serie, en donde las bandejas se desplazan continuamente por un tnel con gases calientes que pasan sobre la superficie de cada bandeja. Un ventilador extrae cierta cantidad de aire hacia la atmsfera.

Este tipo de secadores se caracterizan por tener arriba de 24 metros de largo y una seccin rectangular de casi 2 metros por 2 metros, consiste de una cabina equipada con rieles para mover unas cajoneras a lo largo de la cmara de secado. Un sistema de calefaccin calienta el aire que entra a la cmara y este circula a travs de las cajoneras con alimentos.

FIGURA 22. Secador tipo tnel.d. Secadores Indirectos Al Vaco Con Anaqueles Los secadores al vaco con anaqueles se calientan indirectamente y son del tipo de lotes, similares a los de las bandejas. Esta clase de secador consta de un gabinete construido de hierro colado o plancha de acero con puertas hermticas, de tal manera que se pueda operar al vacio. Los anaqueles huecos de acero se montan dentro de las cmaras y se conectan en paralelo, con los colectores de vapor de entrada y de salida. Las bandejas que contienen los slidos mojados se colocan sobre los anaqueles huecos (Geankoplis, 1998).

Estos secadores se usan para secar materiales costosos o sensibles a la temperatura, o bien que se oxiden fcilmente. Son muy tiles para manejar materiales con disolventes txicos o valiosos.

Figura 23: Secadores continuos de tnel: a) secador de carretillas con flujo de aire a contracorriente, b) secador de banda transportadora con circulacin cruzada. Fuente: Geankoplis (1998).

Figura 24: Diagrama esquemtico de un secador rotatorio con calentamiento directo.Fuente: Geankoplis (1998).e. Secadores rotatorios: Consta de un pequeo cilindro que gira sobre su eje con una ligera inclinacin. El calentamiento se lleva por contacto directo de gases caliente mediante un flujo a contracorriente, tambin puede ser a travs de la pared calentada del cilindro.

f. Secadores por aspersin: Un lquido se atomiza o roca en una corriente de gas caliente para obtener una lluvia de gotas finas. El agua se evapora de dichas gotas con rapidez, y se obtienen partculas secas de slido que se separan de la corriente de gas. Las partculas obtenidas son porosas y ligeras.

g. Secadores con Cinta Transportador: Tal y como se muestra en la FIGURA 25 el principio de un secador con cinta transportadora es similar al del secador tipo tnel, excepto porque el producto es transportado por medio de un sistema sobre una cinta. La configuracin ms comnmente usada en la prctica consiste en pasar el aire caliente directamente a travs de la cinta y capas del producto.

FIGURA 25. Configuracin de un secador con cinta transportadora3.3.2. Secadores por conduccin:

Los secadores por conduccin o indirectos son apropiados para productos de poco espesor o para slidos con alto grado de humedad. El calor para evaporacin se suministra a travs de superficies calientes (estticas o en movimiento) (Mujumdar; 2000). Algunos ejemplos de secadores indirectos son: (Geankoplis; 1999)

a. Secadores de tambor: consta de un tambor de metal calentado que gira, en cuyo interior se evapora una capa delgada de lquido o suspensin hasta secar, despus se raspa el slido seco.

b. Secadores indirectos al vaco con anaqueles: es un gabinete cerrado con bandejas o anaqueles que opera al vaco. El calor se conduce a travs de las paredes metlicas y por radiacin entre los anaqueles. Se usa principalmente para materiales sensibles a la temperatura o que se oxiden fcilmente.

3.3.3. Secadores por radiacin:

El secado por radiacin se lleva a cabo mediante radiacin electromagntica cuya longitud de onda se encuentra dentro del rango de espectro solar y microondas (Mujumdar; 2000). a. Secadores solares: Est formado principalmente por un gabinete cubierto cuya tapa consta de un material translucido que deja pasar los rayos sol, de esta manera se utiliza la energa de los rayos en forma de calor para lograr la evaporacin de la humedad del slido. Sin embargo, el funcionamiento de este secador depende de las condiciones climticas y los tiempos de secado suelen ser largos, adems de tener una capacidad de produccin pequea, aun cuando se trabaje en equipo. (Axtell, Bush; 1990). El desempeo de un secador se puede definir de acuerdo a su capacidad o efectividad energtica. La tasa de humedad extrada (MER, kilogramos de humedad removida por hora) indica la capacidad de secador. La tasa de extraccin de humedad especfica (SMER, kilogramos de humedad removida por kilowatt-hora) define la efectividad de la energa usada en el proceso de secado.

3.3.4. Secadores con bomba de calor:

Los secadores con bomba de calor son la coexistencia de dos sistemas ingenieriles: la bomba de calor y el secador. (Prasertsan, Saen-saby; 1998) El desarrollo en la tecnologa del secado ha estimulado la necesidad de ahorrar energa, producir alimentos con mejor calidad demandados por el consumidor y minimizar el impacto ambiental.

Un mejor entendimiento del efecto de las condiciones de secado en la calidad del producto y el consumo de energa del equipo ha impulsado el manejo de los secadores con bomba de calor para diversas aplicaciones de secado.

Los secadores con bomba de calor permiten un proceso energticamente eficiente, proporcionando calor al sistema y recuperndolo a travs del funcionamiento interno de la bomba de calor. (Mujumdar; 2000).Los estudios realizados con anterioridad en bsqueda de mejorar los procesos de secado han dejado notar que los secadores con bomba de calor debido a su capacidad de convertir el calor latente de condensacin en calor sensible son una buena opcin para lograr el secado adecuado de la mayora de alimentos.

En el cuadro I, se hace una comparacin de las ventajas de un secador con bomba de calor ante otros secadores:Cuadro N 1: Ventajas y Desventajas de un Secado.VentajasDesventajas

Eficiencias energticas altas con recuperacin de calor, resultando un consumo mnimo por unidad de agua removida.

Mejor calidad del producto mediante el control de temperatura.

Un amplio rango de condiciones de sacado va desde -20 a 100 (con calentamiento auxiliar) y humedades relativas desde 15% a 80%.

Uso de clorofluorcarbonados (CFCs) en el ciclo refrigerante, los cuales no son ambientales amistosos.

Requiere mantenimiento regular de los componentes (compresor, filtros de refrigerante, evaporador etc.) y cambio del refrigerante.

Control de proceso y diseo.

Temperaturas de secado limitantes.

ParmetroSecador con Aire CalienteSecador con Aire VacioSecador con bomba de Calor

Tasa especifica de extraccin de humedad (SMER , kg, agua/kWh)0.12 1.280.72 1.21.0 4.0

% eficiencia de secado35 40 701.0 4.0

Temperatura de operacin 40 90 30 6010 - 65

% HR en el que opera.VariableBajo10 65

Costo capitalBajoAltoModerado

Costo de operacinAltoMuy altobajo

Cuadro 2. Caractersticas de funcionamiento de secadores.iv. METODOLOGA Y MATERIALES

4.1. Lugar de ejecucinLa ejecucin de las pruebas de secado se realiz en el Laboratorio de Ingeniera de Alimentos de La Facultad de Ingeniera en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional del Centro del Per.4.2. equipos y materiales y Reactivos utilizados 4.2.1. EquiposEquipos

Secadora de alimentos

Estufa

Balanza

4.2.2. materialesMateriales

Bandejas para la secadora

Termmetros

Cuchillos

Recipientes de aluminio

4.2.3. Reactivos

Reactivos

Acido ascrbico

4.3. anlisis realizadosDeterminacin de Humedad:

El anlisis que se realizo al producto es la determinacin de humedad o contenido inicial de agua.

a. Procedimiento:

Humedad inicial:

%H=71 %Humedad final:

%H=6,36 %Secado del producto:

a. Procedimiento para el camote escaldado:

b. Procedimiento para el camote natural

v. resultados y discusiones5.1. pruebas de secadoTIEMPOCAMOTECAMOTE ESCALDADO

0817827

15780790

30741751

45701711

60661671

75621631

90581591

120502512

150425435

180387397

210357367

240329339

270309319

300290302

345277287

390268278

435265275

480264274

540263273

600262272

660261271

720260270

5.2. balance de materiaCuadro 5.2.1 Balance de Materia del proceso de secado de camote.ProcesoEntrada(g)Salida(g)Continua en proceso(g)Rendimiento

(%)

Pesado1076.3.1076.3100.0

Pelado.259.3081775.91

Cortado..81775.91

Secado.55825924.06

Envasado..25924.06

Total1076.31076.3

Se tiene un rendimiento de 24.06% 1076.3g

259.30g

259.30g

259g

259g

259g

Diagrama 5.2.1 Balance de Materia del proceso de secado de camoteCuadro 5.2.2 Balance de Materia del proceso de secado de camote escaldadoProcesoEntrada(g)Salida(g)Continua en proceso(g)Rendimiento

(%)

Pesado1086.3.1086.3100.0

Pelado.259.3082776.13

Cortado..82776.13

Escaldado60.16.887.1681.67

Secado.617.1627024.86

Envasado..27024.86

Total1146.461146.46

Se tiene un rendimiento de 24.86%

1086.3g

1086.3g

259.30g

60.16g

270g

270g

270gDiagrama 5.2.2 Balance de Materia del proceso de secado de camote escaldado5.4.determinacin de los coeficientes de transferencia de calor y masa 5.4.1. coeficiente de transferencia de masa(Kg): Teniendo como datos:

Velocidad de PSVC [dw/dt]=0,0110643 rea de secado=0,3249 m2 Humedad inicial del aire =0,0098 Humedad de saturacin del aire=0,0202 Segn la ley de Fick; se tiene que la velocidad de transferencia de masa es igual a:

Donde el coeficiente de transferencia de masa (kg), al reemplazar los valores correspondientes es igual a:

5.4.2. Coeficiente de transferencia de calor (hc):

Teniendo como datos:

La velocidad en el PSVC [dW/dt]c =0,0110643 La TBS = 50 C

La TBH = 25 C

rea de secado = 0,3249 m2 El a la TBS es = 2234,14 Segn la Ley de Fourier; se tiene que la velocidad de Transferencia de Calor es igual a:

5.5. DETERMINACIN DEL TIEMPO TOTAL DE SECADO. 5.5.1. Tiempo en el PSVCTeniendo como datos:

Humedad inicial de la materia prima: 2,38983 g agua/g de solido s.

Humedad critica: 0,763376 g de agua/ g de solido s.

Humedad final del producto: 0,0746219 g agua/g solido s. Humedad de equilibrio: 0

rea de secado = 0,3249 m2 T del aire (bulbo seco): 50 C.

T de superficie (bulbo hmedo): 25 CPara el periodo a velocidad constante se tiene que:

5.5.2. Tiempo en el PSVDPara el periodo a velocidad decreciente se tiene que:

Finalmente el tiempo total de secado es igual a 307,4442 min.DISCUSIONES:Despus del procesamiento se pudo determinar el contenido de humedad del camote seco que fue de 6,94%, al respecto Las Tablas Peruanas de Composicin de Alimentos (2010), menciona que el contenido de humedad del camote seco es de 9,9 %, como se puede notar existe una variacin moderada de 3%. Esta variacin puede deberse a distintos factores que tienen que ver con la materia prima tales como:

Lugar de produccin del camote.

Caractersticas fisicoqumicas de la materia prima (composicin).

Variedad

Clima

Humedad del lugar

As como tambin puede deberse a distintos factores que no tienen que ver con la materia prima tales como:

Tipo de secado realizado

Caractersticas psicromtricas del aire (temperatura de secado, humedad, presin). Tiempo de exposicin al aire caliente, velocidad de secado, etc.

Presin atmosfrica del lugar donde se realiza el secado.

Tericamente (mediante frmulas) se obtuvo como tiempo total de secado 307,4442 minutos. Sin embargo en la prctica se obtuvo como total 720 minutos. Esta diferencia se debe a la higroscopicidad del camote, que va adquiriendo a medida que se va secando, al momento de extraer las bandejas para la obtencin de los pesos. La temperatura de secado aproximadamente fue de 50C en la prctica, podemos decir que es la ms adecuada puesto que si se trabaja a temperaturas mayores existir la formacin de costras sobre la superficie del producto, influyendo en tiempo de secado, la velocidad de transferencia de materia, calor, etc.vi. conclusiones

1. El kg del camote fue: 2. El hc del camote fue: 3. El tiempo de PSVC del camote fue: 4. El tiempo de PSVD del camote fue: .5. El tiempo total terico de secado del camote fue: 307,4442 min.vii. recomendaciones1. Para evitar las modificaciones provocados por el sistema de secado sobre la textura del camote escaldado, se recomienda que el tipo de tratamiento previo que se le aplique al alimento sea de baja intensidad; as la reduccin del tamao y el pelado se deben realizarse evitando daos al alimento. 2. El escaldado realizado como un tratamiento previo al secado, debe ser por tiempos cortos y temperaturas moderadas; ya que la prdida de la textura estarn provocadas por la gelatinizacin del almidn y la cristalizacin de la celulosa. 3. La temperatura y la velocidad de secado, deben ser moderadas y controladas, de tal manera evitar cambios en el alimento, si se emplease temperaturas altas y velocidades de secado muy rpidas.4. Para asegurar la calidad del secado, como ya se vena mencionando, lo ideal es realizar un tratamiento previo que consiste en un proceso fsico/qumico anterior al secado, entre ellos podemos realizar un sulfitado o salado.

As la adicin de sulfitos inhibe las reacciones de oscurecimiento del producto, actuando sobre los azucares. La adicin de cloruro de sodio puede acentuar el sabor del producto y a su vez acta disminuyendo la actividad de agua que inhibe el desarrollo microbiano.viii. bibliografa

1. Alvarado, C. (2002) .Como industrializar la papa en el Per. MINAG-DGPA. 2. Austin (1988) Taxonoma del camote . Editorial Acribia. Espaa3. Bartolini (1985) Camote . Editorial Acribia. Espaa4. Giannoni, D. (2004).El camote. Disponible en:http://www.peruecologico.com.pe/flo_camote_1.htm

5. Crapside (1997). Tecnologa del procesado de los alimentos. Principios y prcticas. Editorial Acribia. Espaa 6. GEANKOPLIS, CH. (1998). Proceso de transporte y operaciones unitarias. 3ra edicin. Ed. Compaa Editora Continental S. A. de C.V. Mxico. 7. Krokida (2002). Curvas de deshidratacin. Universidad Central de Venezuela. Vol. 208. Mujamdar (2000). Secado de alimentos., Editorial Limusa. Mxico. 9. RODRGUEZ Somolinos (2002). Ingeniera de la Industria Alimentaria. Editorial Sintesis S.A. Espaa.

ix. anexos********************************************************************************

PLANTA PILOTO DE INGENIERIA QUIMICA (UNS - CONICET)

BAHIA BLANCA - ARGENTINA

PSYCHROMETRIC PROPERTIES

PSYCHR

********************************************************************************

DATA = T , TWB UNIT SYSTEM = SI MODE = 12

ABSOLUTE HUMIDITY = .009578 kg water/kg dry air

SATURATION ABSOLUTE HUMIDITY = .086200 kg water/kg dry air

SATURATION PERCENTAGE = 11.1119 per cent

RELATIVE HUMIDITY = 12.4601 per cent

WET BULB ABSOLUTE HUMIDITY = .020067 kg water/kg dry air

DEW POINT TEMPERATURE = 13.3886 degrees Celsius

DRY BULB TEMPERATURE = 50.0000 degrees Celsius

WET BULB TEMPERATURE = 25.0000 degrees Celsius

ENTHALPY = 75205.3700 Joule/kg dry air

ENTHALPY AT TWB = 76293.7800 Joule/kg dry air

DELTA H VAPORIZATION AT T = 2383247.00 Joule/kg water

DELTA H VAPORIZATION AT TDP = 2470593.00 Joule/kg water

DELTA H VAPORIZATION AT TWB = 2442891.00 Joule/kg water

DRY AIR ENTROPY = 169.2539 Joule/(K * kg dry air)

WATER VAPOR ENTROPY = 9047.7700 Joule/(K * kg water)

MOIST AIR ENTROPY = 278.8199 Joule/(K * kg dry air)

MOIST AIR EXERGY = -7927.5800 Joule/kg dry air

MOIST AIR EXERGY LEVEL = -5570.4620 Joule/kg dry air

VAPOR PRESSURE = 1536.83 Pascal

SATURATION VAPOR PRESSURE AT T= 12333.96 Pascal

HUMID VOLUME = .92957 cubic meters/kg dry airHUMID HEAT = 1024.89200 Joule/(K * kg dry air)

TOTAL PRESSURE = 101325.00 PascalREFERENCE STATES :

-----------------

* ENTHALPY: SATURATED LIQUID WATER and GASEOUS AIR at total pressure

and zero degrees Celsius

* ENTROPY: Water = SATURATED LIQUID WATER at zero degrees Celsius

Air = DRY AIR at zero degrees Celsius and total pressure

*******************************************************************************

Humedad inicial del aire =0,0098 Humedad de saturacin del aire=0,0202

secado de camote

Pesar 5 gramos de muestra en una placa petri

Colocar las muestras preparadas en la estufa y programar a 100C , dejar por espacio de 6 horas.

Sacar las muestras y colocarlas en la campana desecadora y dejar enfriar por espacio de 2 horas.

Proceder a colocar las muestras en la balanza analtica y notar los pesos.

Para determinar el contenido de humedad se empleo la siguiente relacin:

Donde:

QUOTE =peso de la muestra inicial+ placa

QUOTE =peso de la muestra inicial+ placa.

g=peso en gramos de la muestra.

Pesar, pelar y cortar el producto a ser secado en 0.3cm de espesor.

Evitar el emparedamiento del producto con el reactivo correspondiente (acido ctrico)

Escaldar el producto con un indicador (lugol) por 10 minutos a 85C

Pesar las bandejas y colocar el producto y volver a pesar; colocar el producto al secador

Controlar el peso del producto cada 15 minutos durante las dos primeras horas, cada 20 minutos durante las dos siguientes horas; y finalmente cada 30 minutos.

Mantener constante las caractersticas termodinmicas del aire acondicionado (t, TBH, HR, H, velocidad del aire), durante toda la prueba de secado.

Pesar, pelar y cortar el producto a ser secado en 0.3cm de espesor.

Evitar el emparedamiento del producto con el reactivo correspondiente (acido ctrico)

Pesar las bandejas, colocar el producto y volver a pesar; colocar el producto al secador

Controlar el peso del producto cada 15 minutos durante las dos primeras horas, cada 20 minutos durante las dos siguientes horas; y finalmente cada 30 minutos.

Mantener constante las caractersticas termodinmicas del aire acondicionado (t, TBH, HR, H, velocidad del aire), durante toda la prueba de secado.

RECEPCIN DE LA MATERIA PRIMA

PESADO

PELADO

CORTADO

SECADO

ENVASADO

O

ALMACENADO

RECEPCIN DE LA MATERIA PRIMA

PESADO

PELADO

CORTADO

ESCALDADO

SECADO

ENVASADO

O

ALMACENADO

QUOTE

VIII SEMESTRE M. Sc. Ing. Luz BUENDIA SOTELO