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:
- 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:
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.
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.
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
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
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
- 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
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.