secado

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INTRODUCCION Existen una serie de métodos de conservación de Alimentos: Deshidratación, Refrigeración, Tratamiento Térmico; siendo la finalidad principal prolongar el tiempo de vida útil de los mismos. La deshidratación es uno de los métodos de conservación más antiguos que se conoce, inicialmente sólo se empleaba la energía solar y el aire; con el pasar del tiempo las técnicas de secado han sufrido una serie de transformaciones, contándose hoy con equipos sofisticados que permiten controlar los parámetros de deshidratación con mayor exactitud y tratar de conservar las características iniciales del producto así como minimizar pérdidas los nutrientes. La deshidratación, como método de conservación ofrece algunas ventajas que van desde la conservación del producto mismo hasta la reducción de costos en cuanto a transporte y embalaje, se refiere. ANTECEDENTES 1.1 DESHIDRATACION: Operación unitaria, mediante la cual se elimina la mayor parte del agua de los alimentos por evaporación aplicando calor (Fellows,1994). OBJETIVOS: Herrera, 1987; señala que la Deshidratación de alimentos, persigue los siguientes objetivos: disminuir la acción de las enzimas oxidativas, disminuir la acción de las enzimas hidrolíticas, inhibir la acción microbiana. VENTAJAS: Webb, 1996; Sostiene que la Deshidratación presenta las siguientes ventajas:

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Page 1: secado

INTRODUCCION

Existen una serie de métodos de conservación de Alimentos: Deshidratación, Refrigeración, Tratamiento

Térmico; siendo la finalidad principal prolongar el tiempo de vida útil de los mismos.

La deshidratación es uno de los métodos de conservación más antiguos que se conoce, inicialmente sólo se

empleaba la energía solar y el aire; con el pasar del tiempo las técnicas de secado han sufrido una serie de

transformaciones, contándose hoy con equipos sofisticados que permiten controlar los parámetros de deshidratación con

mayor exactitud y tratar de conservar las características iniciales del producto así como minimizar pérdidas los

nutrientes.

La deshidratación, como método de conservación ofrece algunas ventajas que van desde la conservación del

producto mismo hasta la reducción de costos en cuanto a transporte y embalaje, se refiere.

ANTECEDENTES

1.1 DESHIDRATACION:

Operación unitaria, mediante la cual se elimina la mayor parte del agua de los alimentos por evaporación aplicando

calor (Fellows,1994).

OBJETIVOS:

Herrera, 1987; señala que la Deshidratación de alimentos, persigue los siguientes objetivos: disminuir la acción de

las enzimas oxidativas, disminuir la acción de las enzimas hidrolíticas, inhibir la acción microbiana.

VENTAJAS:

Webb, 1996; Sostiene que la Deshidratación presenta las siguientes ventajas:

- Prolonga la duración de las sustancias biológicas; como consecuencia del descenso de la actividad de agua, se

produce la inhibición del crecimiento microbiano y de la actividad enzimática.

- Disminuye el peso y volumen del producto; ofreciendo ventajas en cuanto a transporte, empaque y costos, se

refiere.

- Conserva el producto a temperatura ambiente durante varios meses, período que puede prolongarse con un cierre

hermético bajo vacío o en una atmósfera de gas inerte.

1.2 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE DESHIDRATACION

Potter, 1973; señala que en la Deshidratación de alimentos se producen dos procesos fundamentales: Transmisión de

Calor y Transferencia de masa. La intensidad de cada proceso se halla determinado por ciertos factores que

determinan la rigidez del proceso de deshidratación. Estos pueden ser:

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Factores Internos

Factores que dependen de la Naturaleza del Producto, fáciles de controlar, así tenemos:

- La descomposición química: el contenido de almidón, sales inorgánicas, enzimas y agua influyen sobre la

velocidad de deshidratación.

- La forma en la que el agua se encuentra en el alimento; el agua contenida en las células de los alimentos, puede

estar como agua de inhibición al estado libre en las paredes celulares y en las membranas, se encuentran como

agua de saturación.

- La textura de los tejidos.

Factores Externos

Factores independientes de la Naturaleza del producto que son fáciles de controlar, así tenemos:

- El Efecto de la Carga de las bandejas:

Tiene influencia en la velocidad de deshidratación, ya que mientras más cargadas están éstas más lento será el

proceso, puesto que la migración de agua de las capas inferiores tiene que recorrer una mayor distancia antes de

entrar en contacto con la corriente de aire caliente.

- El área de superficie:

La subdivisión acelera el secado. Mayor área de superficie, proporciona más superficie en contacto con el medio

de calentamiento, y más superficies desde la cual se puede escapar la humedad.

Las partículas pequeñas o capas más delgadas reducen la distancia que el agua tiene que recorrer a fin de llegar a

la superficie, ejemplo: frutas y hortalizas en cubos, manzanas en rodajas.

- La Temperatura del aire:

Regula la presión de saturación del agua, así también suministra la fuerza motriz térmica que produce la

transmisión del calor que vaporiza la humedad, tiene gran influencia sobre la velocidad de extracción de la

humedad.

- Velocidad del aire:

La velocidad del aire debe ser lo suficientemente elevada. El aire caliente recoge más humedad que el aire

fresco, pero el aire en movimiento es más eficaz todavía. El aire en movimiento, además de recoger la humedad,

la arrastra de la superficie del alimento, previniendo la creación de una atmósfera saturada que disminuirá la

velocidad de la eliminación subsiguiente de humedad.

1.3 EFECTOS DEL PROCESO DE DESHIDRATACION SOBRE LOS ALIMENTOS

Textura

El tipo de pre-tratamiento, la intensidad con la que se aplica, intensidad con que se realiza la reducción del tamaño,

el pelado entre otros son operaciones que afectan la textura de las frutas y verduras deshidratadas.

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La temperatura y la velocidad de deshidratación ejercen un efecto determinante sobre la textura de los alimentos.

Generalmente velocidades de deshidratación rápidas y temperaturas elevadas provocan mayores cambios que

velocidades de deshidratación más lentas y temperaturas bajas.

Las temperaturas elevadas (especialmente en frutas, pescados y carnes) provocan complejos cambios físicos,

químicos en la superficie del producto, dando lugar a la formación de una capa superficial dura e impenetrable,

fenómeno que se denomina “acortezamiento” (case hardenig) que reduce la velocidad de deshidratación dando lugar

a un alimento seco en su superficie y húmedo en su interior (Fellows, 1994).

Las temperaturas seguras de secado para la mayoría de las hortalizas y frutas fluctúan entre 60 y 63 ºC (140 y 145

ºF). El contenido de humedad final para la mayoría de las hortalizas es de 4% mientras que para polvos es posible 2-

3% (Potter, 1973).

Bouquet y aroma

El calor que se emplea en el proceso de secado, también provoca la pérdida de algunos componentes volátiles de

alimento. La intensidad con la que se produce esta pérdida depende de la temperatura y de la concentración de

sólidos en el alimento, así como de la presión de vapor de las sustancias de difusividad y su solubilidad en el vapor

de agua. Un adecuado control de las condiciones de deshidratación durante las primeras fases del proceso, permite

reducir al mínimo estas pérdidas.

La oxidación de los pigmentos, vitaminas y lípidos durante el alimento, constituye otra causa importante de las

pérdidas de aroma de alimento. La oxidación se produce por la presencia de oxígeno. La velocidad a lo que estos

componentes se deterioran depende de la actividad de agua en el alimento y de la temperatura del alimento.

Si bien es cierto, que el contenido de lípidos en la mayor parte de frutas y verduras es bajo, también se desarrollan

aromas a rancio y otros olores desagradables al igual que los alimentos ricos en lípidos; compuestos que se forman

como consecuencia de la oxidación de los ácidos, grasos insaturados que dan lugar a los hidroperóxidos que

posteriormente sufren polimerizaciones, deshidrataciones y oxidaciones que los transforman en aldehídos, cetonas y

óxidos.

Los cambios del aroma, se pueden reducir mediante:

- El envasado a vacío.

- La reducción de la actividad del agua.

- La adición de antioxidantes sintéticos.

- La adición de sustancias volátiles recuperadas con compuestos fijadores de aroma, procurando que los

antioxidantes no se distribuyan durante el proceso de secado así como protegiendo el producto de la luz

ultravioleta visible (Fellows, 1994).

Color

La deshidratación también afecta el color y reflectancia de los alimentos. Los cambios químicos que se producen en

los pigmentos se dan como consecuencia del calor y la oxidación; cuanto más largo es el proceso de deshidratación y

más elevada es la temperatura, mayores son las pérdidas de estos pigmentos.

Page 4: secado

Valor nutritivo

Las pérdidas del valor nutritivo de los productos deshidratados se debe a los diferentes sistemas de preparación,

temperatura durante el proceso así como a las condiciones de almacenamiento.

Existen algunas vitaminas (Vitamina C, tiamina) sensibles al calor y a la oxidación; es por ello que los tiempos de

deshidratación deben ser cortos, temperaturas bajas y durante el almacenamiento el contenido en agua y la

concentración de oxígeno deben mantenerse bajos para evitar pérdidas importantes. Así también las pérdidas casi no

sobrepasan del 5-10% en algunas Vitaminas liposolubles más estables al calor y a la oxidación (Fellows, 1994) .

1.4 CURVAS DE SECADO

Periodo Preliminar

Periodo de estabilización, al final del cual la superficie del alimento alcanza la temperatura del bulbo húmedo.

Periodo de Velocidad de Secado Constante

Periodo en el que se inicia la desecación hasta que se alcanza la temperatura crítica. La parte superficial del producto

se halla completamente húmeda y la evaporación depende solamente del estado de aire que rodea al producto. La

evaporación del agua produce un descenso de la temperatura del producto, fenómeno que se denomina “Enfriamiento

Evaporativo”. En este periodo debe controlarse la temperatura y la velocidad del aire.

Periodo de Velocidad Decreciente

Periodo en el que el contenido del agua se halla por debajo de la humedad crítica, la deshidratación se hace más lenta,

acercándose a cero alcanzándose el contenido en agua en equilibrio. El alimento se equilibra con el aire.

La velocidad con la que el agua se desplaza desde el interior del alimento a la superficie se halla por debajo de la

velocidad a la que ésta se evapora de la superficie. La superficie entonces es seca.

Este periodo es generalmente el de mayor duración, y en el que se controla de manera especial la temperatura. Este

periodo, debido a que la cantidad de agua evaporada de la superficie va siendo paulatinamente menor; pero el aporte

calórico del aire es constante la temperatura aumenta hasta alcanzar la correspondiente a la del bulbo seco del aire en

el deshidratador; razón por la cual en este periodo se produce la mayor parte del deterioro de los alimentos (Fellows,

1994).

Tiempo de deshidratación (Hr)

(a)

(Kg/Kg)

Contenido de agua en el producto

(b)

(Kg/Kg)

(Hr)

AB

C

DD

C BContenido de agua del producto

Tiempo de deshidratación

Page 5: secado

Donde:

AB Periodo preliminar o de estabilización. BC Periodo de velocidad constante.

CD Periodo de Velocidad decreciente

Figura 1 (a) y (b): Gráficas de Deshidratación

1.5 EQUIPOS DE SECADO

Deshidratadores de Aire Caliente:

Deshidratadores de Tolva (Deep-beddriers)

Deshidratador compuesto por una caja con una fondo falso o rejilla metálica de base. Presenta un ventilador que

mueve el aire sobre un calentador y hacia arriba a través del producto. La velocidad no sobrepasa los 30 m 3/min.

Aplicación: Se emplea en el “acabado” de productos vegetales pre-desecados desde humedades del 15% al 3%.

Deshidratadores de lecho Fluidizado

Se fundamenta en el paso del aire caliente a través de un lecho de sólidos suspendidos en el aire. El aire actúa como

medio de fluidización y de secado. Se emplea en la deshidratación de zanahorias, cebollas, gránulos de patatas,

cubos de carne.

Deshidratadores de Cinta Continua

El producto húmedo se desplaza a través del sistema de una cinta móvil. El flujo de aire es directo, en el que se

dirige el aire sobre la cinta y la capa del producto. Los productos se secan del 10 al 15%. Aplicación: Secado de

frutas y hortalizas en cubos.

Deshidratadores por Atomización

Instalaciones en las que el producto, previamente concentrado es atomizado en forma de pequeñas gotitas en una

masa de aire caliente en movimiento (150-300ºC) en el interior de una cámara de deshidratación de gran volumen.

Aplicación: En el secado de disoluciones y papillas.

Deshidratadores de Túnel

Instalaciones en las que los alimentos se distribuyen en capas delgadas sobre bandejas apiladas en vagonetas que

circulan discontinuamente, de forma programada a lo largo del túnel de paredes aisladas.

Los productos deshidratados en estas instalaciones son finalmente sometidos a una deshidratación en tolva.

Ultimamente este sistema está siendo reemplazado por los sistemas de deshidratación en cinta sin fin y los de lechos

fluidizados, puesto que energéticamente son más eficaces, requieren menos mano de obra y proporcionan un

producto de mayor calidad.

Según la dirección relativa del producto y del aire, el sistema puede ser: en paralelo, en contracorriente, cruzado, de

evacuación central.

1.6 METODOS DE DESHIDRATACION

Deshidratación por el Contacto con Superficies Calientes

Page 6: secado

El calor se transfiere al material húmedo por conducción a través de una pared de retención de sólidos de tipo

metálico. La velocidad de secado depende del contacto que se establezca entre el material húmedo y las superficies

calientes. La temperatura de secado varía según el tipo de producto húmedo.

Deshidratación por Calor Radiante

La transmisión de calor depende de la energía de radiación utilizada para evaporar la humedad. La energía radiante

es suministrada por medio de lámparas infrarrojas, resistencias eléctricas o refractarias incandescentes calentado por

gas.

Deshidratación por Aire Caliente

La capacidad del aire para eliminar el agua de un alimento depende de su temperatura y del agua que contiene

Humedad Absoluta (HA) Kilos de vapor por kilos de aire seco; Humedad Relativa (HR), Relación entre la presión de

vapor de la sustancia a la misma temperatura.

Cabe mencionar en este párrafo la importancia de la Psicrometría que estudia la relación existente entre la

temperatura y la humedad de aire, relación que se haya representada en los diagramas psicrométricos (Fellows,

1994).

La transferencia de calor para la deshidratación del producto húmedo se logra por el contacto directo entre los

sólidos y/o productos húmedos y los gases calientes.

El líquido evaporado o evaporizado es arrastrado por medio de calefacción. Las temperaturas de la superficie de

contacto, pueden variar desde niveles inferiores al de la congelación hasta temperaturas mayores (Fount, 1996).

Deshidratación Osmótica Es el proceso usado para remover agua desde una solución diluida contenida en una membrana semi permeable que

está rodeada por una solución más concentrada, ocurriendo una difusión de agua desde la solución más diluida a la

más concentrada hasta que se establesca el equilibrio. El soluto es incapaz de difundir a través de la membrana en

sentido contrario o puede hacerlo muy lentamente, de forma que el mayor resultado de este proceso es la

transferencia de agua a la solución concentrada.

La deshidratación osmótica de frutas no constituye un método de preservación, sino que es solamente la primera

etapa (pre concentración) de un proceso de secado de dos fases, siendo la segunda un secado convencional,

usualmente la pre concentración osmótica sólo se realiza hasta alcanzar una reducción del peso del 50%.

Ventajas de la Deshidratación Osmótica

1. Las frutas deshidratadas por este método no están sujetas a altas temperaturas, durante largos periodos de tiempo, por lo tanto el daño en el color y sabor es mínimo.

2. Cuando se usa el azúcar o jarabe como agente osmótico se previene perdidas de sabor. 3. La alta concentración previene la decoloración, la reacción enzimática, mejorando el color, sin tratamiento

químico. 4. Como el agua es removida por ósmosis, algo de ácido sale del fruto, esto confiere un producto más blando y dulce. Factores a tomar en cuenta;

- El agente osmótico (Reducen la Aw)

- La concentración del jarabe; a mayor concentración mayor velocidad de ósmosis y mayor pérdida de peso en

las frutas, 50 - 75 ° Bx

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- Efecto de la temperatura; reduce la viscosidad del jarabe, existe un cierto rango se cumple que a mayor

temperatura mayor es la velocidad de ósmosis (manzanas; 25 - 45 °C)

- Efecto de la agitación (facilita la velocidad de ósmosis)

- Efecto de la relación fruta-jarabe; depende de la concentración del jarabe; así 75 °Bx= 3/1 (J/F), 70 °Bx= 5/1 y

65 °Bx= 10/1.

- Efecto de la características de la fruta (geometría, área superficial; en anillos, en trozos, cortado, etc.)

- Efecto de la adición de ácidos orgánicos (permiten modificar el pH, proteger el pardeamiento, etc. )

- Efecto del tiempo de inmersión

LAVADO|

PELADO|

CORTADO|

ESCALDADO JARABE --------------> | EQUILIBRACION (D.O./SECADO)

|EMPACADO

Diagrama general de un proceso de métodos combinados

Productos a deshidratar:- Mango, manzana, durazno, peras, piña, plátano, guindones, cerezas, carambola, cocona, etc.

MATERIA PRIMA|

LAVADO|

SELECCION/CLASIFICACION|

PELADO/DESCORAZONADO ------> piel y semillas|

TROZADO|

DESHIDRATACION OSMOTICA 25°C, 6 hr, 70 °Bx|

SECADO ESTUFA (flujo aire 70 °C)|

ENVASADO (en bolsas)|

ALMACENAMIENTO

Flujo para obtener manzana deshidratada por métodos combinados

Page 8: secado

Se puede usar Bisulfito de sodio al 0.5% (3 min.) antes del deshidratado osmótico, si el fruto tiene una textura muy

blanda se debe adicionar cloruro de calcio.

Algunas frutas con bajo contenido de humedad muestran tendencia al ranciamiento, esto debido por la retención

de aceites esenciales en la fruta tratada por lo que es necesario adicionar un antioxidante.

El Deshidratado Osmótico es una técnica alternativa es el desarrollo de productos de frutas de humedad intermedia

(AHÍ), para esta técnica es necesario disminuir la Aw (actividad de agua) del producto añadiendo un depresor

(tratamiento osmótico) seguido de un secado (método combinado) y estableciendo parámetros de obstáculos

(tecnología de barrera) pH, Aw, Ea, aditivos, tratamiento térmico moderados, empaques, etc.