TEORÍA DE LA DESHIDRATACIÓN

Aunque los hombres han utilizado el secado de alimentos por miles de años, los datos del secado artificial de alimentos se remontan sólo a dos centurias. Se entiende que en la deshidratación artificial la fuente de calor es artificial, en lugar de la exposición directa al sol.

El equipo en el cual se elimina la humedad se llama usualmente secador.

En éstos, las materias alimenticias pueden ser colocadas en un anaquel, un carro o una faja transportadora.

Movimiento de la humedad a través de sólidos

Antes que la humedad pueda ser extraída por un flujo de aire, necesita en primer lugar, llegar a la superficie del sólido.

En cualquier operación real de secado, generalmente existe una combinación de mecanismos y datos de velocidad de secado, que ordinariamente no proveen de suficiente información para distinguirlos entre ellos.

Existen varios mecanismos por los que la humedad que no está inicialmente en la superficie pueden moverse a través del sólido.

1. Movimientos Capilares.Como la humedad es removida de la superficie, por evaporación, la humedad no ligada es movida del interior del sólido por fuerzas capilares. Las fuerzas capilares son efectivas en camas de sólidos granulares. Este es el mecanismo primario para el movimiento del Sólido

2. Encogimiento del Sólido Muchos sólidos de origen biológico se encogen en la

deshidratación. Este encogimiento tiene el mismo efecto que el de exprimir una esponja, y la humedad es forzada a salir a la superficie.

3. Difusión a través del Sólido.Tanto la humedad ligada como la humedad no ligada, pueden difundirse a través de un sólido. La difusión de sólidos es importante en la deshidratación de materiales gelatinosos,

4. Difusión en la Superficie.La humedad adsorbida puede difundirse a lo largo de la superficie sólida, desde una región de alta hacia una de baja humedad. Este es un mecanismo importante que no está relacionado a las fuerzas capilares y es aplicable sólo a la humedad ligada.

5. Difusión gaseosa. Después que el sólido está parcialmente deshidratado,

la humedad ligada y la humedad no ligada pueden evaporarse bajo la superficie y pasar a través de una caparazón seca porosa por difusión gaseosa. Este es el mecanismo predominante en la liofilización, en la que las fuerzas capilares y de encogimiento no son efectivas, pero ocurren en alguna parte de los últimos estados de la deshidratación.

Comportamiento de la velocidad de secado

En la deshidratación , la T° del aire y la humedad cambian a medida que el aire se mueve fuera del producto húmedo, y el contenido de humedad del sólido varia desde un punto a otro en el secador.

Las condiciones constantes en los procesos de deshidratación son más adecuadas, para este propósito, y, en general, para proporcionar un entendimiento del mecanismo del proceso de secado.

Aún cuando los datos de estas operaciones, son esenciales en el desarrollo de los métodos de diseño, no pueden ser fácilmente analizados para ofrecer información fundamental relacionada con los efectos de las variables del proceso en las velocidades de deshidratación.

El aire, en los estudios experimentales puede fluir paralelamente a la superficie de una capa del producto húmedo, o puede pasar verticalmente a través de una capa de material especifico, de acuerdo a la disposición del equipo comercial

Los datos experimentales se plotean convenientemente como curvas de contenido de humedad, con respecto al tiempo, como se muestra en la figura 1. Habrá usualmente un periodo corto inicial, en el cual el sólido húmedo se dirige hacia el equilibrio con el aire, éste es mostrado por la porción de caída de la curva

Después de este periodo transitorio, la curva será relativamente empinada, indicando alta velocidad de secado, mientras el contenido de humedad en el sólido sea alto.

Por estudios de Ingeniería de Alimentos, es conveniente expresar el contenido de humedad como X o W, gramos de humedad por gramos de materia seca.

Con el paso del tiempo y la correspondiente reducción del contenido de humedad, la curva se vuelve menos empinada y finalmente, se aproxima al contenido de humedad de equilibrio.

Fig 1. Curva de Deshidratación contenido de humedad vs tiempo

La pendiente de la tangente de la curva de la Fig 1, puede ser escrita como dX/d , y representa la velocidad de secado de un gramo de materia seca ó el cambio del contenido de humedad en un tiempo determinado Fig 2De estas pendientes, tomadas a lo largo de toda la curva, se puede hacer un ploteo de velocidad de secado vs. el contenido de humedad, tal como se muestra en la Fig 3 Estas gráficas (o ploteos) pueden ser divididas usualmente en dos periodos típicos diferentes. Debe tenerse presente, que estos períodos no siempre aparecen, y que no existe una línea divisoria entre ellos. Debe indicarse además, que los contenidos de humedad final de estos períodos, no son constantes para un material, pero dependen de las condiciones, temperatura y velocidad de aire particulares.

Fig 2 Curva de deshidratación velocidad de secado vs tiempo

Fig 3 Curva de deshidratación velocidad de secado vs contenido de humedad

La determinación experimental de la velocidad de secado se basa en un principio simple: medida del cambio del contenido de humedad durante el secado. El material que se desea secar se introduce en una bandeja y es expuesto a una corriente de aire. La bandeja se suspende de una balanza colocada en un armario o conducto por el que fluye aire (ver Fig 4). El peso del material se va anotando en función del tiempo de secado. Mientras se está realizando un experimento discontinuo de secado deben considerarse las siguientes precauciones:

- La muestra no debe ser demasiado pequeña- La bandeja de secado debe ser similar a la utilizada

en una operación regular de secado.- La temperatura, velocidad, humedad y dirección del

aire deben ser constantes.

Fig 4 Secador con balanza