Secado convectivo

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ESCUELA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS TALLER Y LABORATORIO VI Práctica # 3 Secado convectivo de alimentos se alcanza el contenido de humedad crítico y, como la velocidad de secado disminuye, el período de velocidad decreciente comienza. En alimentos no higroscópicos se presenta un solo periodo decreciente, mientras que en higroscópicos dos o mas periodos (CD-DE). Por lo tanto la velocidad de secado(V) en cualquier periodo se expresara según la Ec. 1.

Introducción El secado convectivo de alimentos es uno de los métodos más comunes de conservación. Este método consiste en la exposición de un producto alimenticio a una corriente de aire caliente con ciertas características que elimina del alimento la humedad libre. Como la mayoría de los métodos de deshidratación, el secado es una operaciónque combina la transferencia de materia y calor. El secado en bandejas es una técnica que no requiere la utilización de alta tecnología como lo son otras técnicas de deshidratación de alimentos (Spray, Liofilización). Cinéticas de Secado La cinética de secado se refiere a los cambios en el contenido de humedad y en la temperatura del material con el tiempo (Fig. 1). Son necesarias para calcularla cantidad de humedad que se evapora, el tiempo de secado, el consumo de energía, y la calidad del producto.

V=

m s  − dX  ρ s  − dX   =   As  dt  a v  dt 

[1]

Donde ms y ρs son la masa y densidad de los sólidos secos respectivamente, As es el área externa expuesta al secado y av es el área por unidad de volumen (área específica del material). En el periodo constante, lavelocidad de transferencia de masa es igual a la velocidad de transferencia de calor expresado según la Ec. 2.

hc As (Ta − Ts ) = K g As ( H s − H a )λts
Organizando

[2]

hc (Ta − Ts )

λts

= K g ( H s − H a ) = Vc

[3]

Con hc como el coeficiente de transferencia de calor por conveccion, Kg coeficiente de transferencia de masa; λTs es el calor latente de vaporización a Ts; Ha, Hsson las humedades del aire a la temperatura de bulbo seco (Ta) y de saturación (Ts = bulbo húmedo) respectivamente. Para el sistema aire/agua se tiene la siguiente aproximación:

hc ≈ Ca + Cv H a Kg

[4]

En donde Cg y Cv, son las capacidades caloríficas del aire seco y del vapor de agua respectivamente. Fig. 1 El proceso de secado comienza con un breve período inicial que permite que lasuperficie del alimento se caliente hasta llegar a condiciones similares a las del aire caliente (AB). Este período inicial de secado se considera normalmente insignificante en comparación con las dos etapas principales del proceso de secado en general. El período de velocidad constante (BC) sigue el período inicial, donde la velocidad de secado es constante. En esta etapa la superficie del alimentoestá cubierta completamente por una película continua de agua libre, que a medida que se evapora es reemplazada por otra capa proveniente del interior del producto. En un momento determinado en el proceso de secado, la película continua de agua en la superficie no se puede mantener, lo que resulta en una reducción significativa en el agua y la superficie comienza a secarse. Es en este punto dondeEn la literatura existen muchas correlaciones utilizadas para la estimación del coeficiente de conveccion, ello depende de las características físicas (Cp, k, µ) y del comportamiento de flujo (Re) del aire, su dirección con respecto al producto a secar y la forma geométrica (Lc) de este. El tiempo que limita este periodo se puede estimar según la ecuación

tC =

− ms AsVc

Xc

Xo

∫ dX[5]

El periodo de velocidad decreciente, abarca el tiempo de secado para contenidos de humedad inferiores a la humedad crítica

(Xc), esta humedad depende tanto de las características del alimento (forma y tamaño) como de las condiciones de secado. En este periodo la velocidad de secado es función del contenido de humedad en el producto; conforme el contenido de humedad disminuye por...
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