HUMIDIFICACIÓN Y

SECADO
ING. QUÍM. DIANA ANDRADE M., MGT.
 INTRODUCCIÓN
APLICACIÓN EN EL
HUMIDIFICACIÓN CURSO
• Psicrometría
Obtención de un
• Humidificación del aire alimento de humedad
intermedia.
• Deshumidificación del aire
• Análisis interacción alimento
• Enfriamiento de agua deshidratado entorno.

Secado Torres de enfriamiento

• Enfriamiento del agua por

evaporación.

Operaciones unitarias, en donde ocurre a la vez transferencia de masa y transferencia de calor.

 I. Bases para entender la acción química del agua

- Actividad acuosa
- Temperatura de transición vítrea
- Isotermas de sorción
- Bases cinéticas
- Permeabilidad de empaques
- Vida útil
Actividad Acuosa
 El agua - generalidades
 Ocurrencia
 El agua en la vida
 La molécula de agua
 Propiedades fisicoquímicas
 Distribución del agua en los alimentos
 Fórmula de la Actividad acuosa (Teoría termodinámica)
Ocurrencia
◦ Es la única sustancia que ocurre abundantemente en los tres estados de
la materia.

El agua en la vida
◦ No suele considerarse como un nutriente.
◦ Tiene un gran número de funciones biológicas.
◦ Es el principal constituyente de los tejidos vivos.
◦ También es el principal constituyente de la mayoría de alimentos.
Tabla de contenido de agua en los alimentos
El agua en los
alimentos juega un
papel esencial en la
estructura y
características de los
productos vegetales y
animales.

Crecimiento
Frescura, calidad, microbiano
buen estado Oxidación de
lípidos
Pardeamiento no
enzimático.
(Agua
disponible)
 La molécula de agua

Cómo se forma la molécula del agua?

◦ Configuración electrónica
◦ De la hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p, del oxígeno, resulta la
formación de cuatro orbitales híbridos sp3
◦ En el agua existe una diferencia de electronegatividades.
Puentes de hidrógeno con diversos grupos funcionales de hidratos de carbono,
proteínas y ácidos grasos.

Los puentes de hidrógeno entre el agua y las proteínas y los hidratos de carbono
son responsables de la retención del líquido dentro de un alimento
Las bajas temperaturas favorecen la formación de puentes de hidrógeno.
En el hielo el 100% de las moléculas establecen puentes de hidrógeno.
En el vapor el porcentaje es 0%.
En el estado líquido el porcentaje de puentes de hidrógeno puede variar,
dependiendo de la temperatura
 Propiedades fisicoquímicas del agua
◦ H20, H2S, H2Se, H2Te, tienen puntos de ebullición de 100, -61, -42 y -2 oC, respectivamente.

◦ Densidad 1000 kg/m3

◦ Tiene altos valores, tensión superficial (72.8 dina/cm) y calor específico (4190 J/kg.K).

◦ Tiene un elevado calor latente de vaporización (2260 kJ/kg o 539 cal/g).

◦ Calor latente de fusión: 333,7 kJ/kg o 79,7 cal/g

◦ El vapor el agua sigue la ley de los gases ideales, PV=nRT

◦ Es disolvente de muchas sustancias.

◦ El agua pura es neutra (pH=7); sin embargo, presenta acidez o alcalinidad dependiendo de su origen
Distribución del agua en los alimentos
El agua es el mayor componente en la mayoría de alimentos, con algunas
excepciones.
Contenido de agua de un alimento -> Toda el agua de manera global.
Existe una distribución heterogénea del agua en el alimento y no toda el agua
está retenida con la misma fuerza.
El agua de los alimentos no tiene las mismas propiedades físico – químicas.
Un alimento se congela a -20oC, pero aun en estas condiciones una fracción
del agua permanece líquida y requiere de temperaturas más bajas, por
ejemplo -40oC
Este tipo de consideraciones ha llevado a que se empleen términos como agua
ligada y agua libre, para hacer referencia a la forma y al estado energético que
dicho líquido guarda en un alimento
Con fines didácticos se puede diferenciar:
◦ Agua de la capa monomolecular (BET, Brunawer, Emmett y Teller)
◦ Agua ligada (3% al 6%) no congela a -20oC, agua no congelable.
◦ Agua libre, agua congelable. -> Actividad Acuosa: aw
 Actividad Acuosa
Agua “ligada”  Superficie sólida
Agua “libre”  Actividad Acuosa
◦ Volatiliza fácilmente
◦ Congela primero
◦ Pierde en el calentamiento
◦ Es un parámetro cualitativo
◦ No depende de la cantidad de materia
◦ Responsable de reacciones de deterioro:
◦ Crecimiento de microorganismos
◦ Pardeamiento no enzimático
◦ Oxidación de lípidos

El término «actividad del agua» (aw) se implantó para tener en cuenta la intensidad con que
el agua se asocia a los diferentes componentes no acuosos.
Bases termodinámicas de la actividad acuosa
“actividad”  Leyes del equilibrio termodinámico, Lewis

Estado
estándar,
elegido
“Fugacidad”  Mide la tendencia al escape.
◦ Puede reemplazarse por la presión de vapor si es que el gas se comporta de forma ideal.

La actividad también se relaciona con otras propiedades termodinámicas:

Actividad Acuosa: aw
La descripción termodinámica más frecuentemente usada para el agua es la “actividad
acuosa”.
Scott:

Demostró que este concepto puede relacionarse con otras propiedades de un sistema como
por ejemplo la estabilidad microbiana.
“Equilibrio entre el alimento y su
entorno (gas)”

La actividad acuosa a una temperatura dada, es igual a la razón entre la presión de

vapor del alimento, pw, y la presión de vapor del agua pura a la misma
temperatura, pow.
La PVR está relacionada con el porcentaje de humedad relativa de equilibrio del
ambiente del producto:

Trabajo en clase
Humedad del alimento
Es un valor cuantitativo
Depende de la cantidad de materia
Es diferente del valor de actividad acuosa
Se puede expresar en base seca o en base húmeda.
Se puede expresar como porcentaje o en base seca.
Los métodos para determinarla son métodos termogravimétricos (hornos), Karl Fisher.
Se puede expresar en base húmeda (%) y en base seca ( g de H2O/g de ss).
 Horno Horno de vacío Termobalanza Karl Fischer
Método primario Método primario Termogravimétrico Método químico
Peso inicial Menos muestra, más
Peso final rápido.
Se determina la Método secundario
humedad por la pérdida
de peso de la muestra.
Fórmulas
Contenido
Medición de la aw
Métodos de predicción
Ejemplos
Taller
Medición de la actividad acuosa
Colocar el producto para que alcance el equilibrio con la atmósfera de un
microambiente.

Higrométricos

Isopiésticos

Manométricos

Crioscópicos
 Métodos Higrométricos

Higrómetros de
Higrómetro de Higrómetros
Cabello / Psicrómetros
punto de rocío eléctricos
Poliamida

Punto de rocío: Son muy exactos

Ventilador Capacitancia Se basa en la determinación de la
temperatura de bulbo húmedo, la
especialmente
Poca exactitud,
Espejo Resistencia: Se basan en la
propiedad que tiempos largos
cual se relaciona con la pv sobre el
alimento.
para valores altos
Película salina o Pueden ser usados
Termómetros
polímero (film) para todo el
tiene el cabello de para la lectura de po: presión de vapor saturado. de aw. Requiere
cambiar su aw
Detecta la
temperatura de
higroscópico intervalo de aw: 0
longitud con la 0,3 a 1,0
Pa: presión del aire
Td: Temperatura del bulbo seco en el
tiempos largos de
cambian su – 1,0 Poco
punto de rocío del respuesta eléctrica humedad de la Aproximación de
ambiente. medida.
aire que rodea la en función del atmósfera aw Tw: Temperatura del bulbo húmedo.
muestra. %HR No son muy
0,030 – 1,000 usados
 Métodos Isopiésticos
Relacionan el contenido de agua de los
alimentos con su aw, usando una isoterma de
sorción.

La muestra debe llegar al equilibrio con un

material que tenga una isoterma conocida.
Métodos Manométricos y Crioscópicos
Manométrico Crioscópico

• Mide la presión de vapor • Para alimentos con una

sobre el alimento fase de hielo.

• La presión de vapor sobre

la fase de hielo depende
de la temperatura.
• Pvw: presión de vapor del • Rango de 0,8 a 1,0.
agua pura Tiempo de 5 a 20 minutos.
Más usados
Punto de rocío Eléctricos
Métodos predictivos de la aw de equilibrio

Ecuación de Salwin
Ley de Raoult
Método de Groover
Método de Ross
Ecuación de Salwin
Productos alimenticios con varios ingredientes.
Formulación de mezclas.
Se necesita la isoterma de cada ingrediente.

La isoterma de cada ingrediente es representada por la ecuación de una recta de la forma

La pendiente b de cada isoterma lineal debe ser conocida.
Se determina el peso seco de cada ingrediente w.
Ley de Raoult
Usado para soluciones de diferentes solutos.
También se puede suponer que: El alimento se comporta como una solución
diluida.
A una presión contante, a una determinada temperatura, la actividad acuosa de
una sustancia es igual a la fracción molar del agua en la solución.

La disminución de la aw, por adición de solutos, tiene como límite la solubilidad

del soluto.
Si los solutos se disocian se debe multiplicar el número de moles del soluto por el número de
especies disociadas.

Pesos moleculares de Humectantes comunes (g/mol)

Propilenglicol 76

Glicerol 92.1

NaCl 58.4

Sacarosa 342.3

Fructosa 180.2

Glucosa 180.2
Ecuación de Grover

Se usaba al inicio para productos de

confitería.
Es una fórmula empírica.
Le asigna un factor de equivalencia en
base a la sacarosa, para cada ingrediente.
Método de Ross
Es la ecuación de predicción de la aw, más utilizada.
Sirve para soluciones multicomponentes.
Asume que cada soluto se disuelve en toda el agua del sistema.
Requiere de:
◦ conocimiento de la actividad del agua inicial del sistema
◦ actividad del agua de cada ingrediente considerándolo como si estuviese disuelto en toda el agua que
forma parte de alimento
◦ las isotermas de adsorción para cada humectante
La ecuación de Ross, puede ser utilizada para calcular la aw resultante de una formulación o también
partiendo de una aw final deseada puede llevarnos al cálculo de la cantidad de humectante que
debemos añadir al sistema.
 Ejemplos
Predecir la aw, si se han añadido 20g de glicerol (92,1) a 100 g de carne, la cual tiene una humedad
del 50% (base húmeda). Asumir que se produce una solución ideal entre el agua de la carne y el
glicerol.
Estimar la aw de una solución formada por un mol de NaCl (58,45) y 1000 g de agua.
Una fórmula alimenticia para mascotas tiene una aw=0,88. Su isoterma tiene una pendiente b=0,765
g H20/gss. Se requiere utilizar como ingrediente adicional pasta de fideo, se sabe que la isoterma del
de la pasta de fideo tiene una pendiente b=0,1408; la humedad inicial de la fórmula es de 20% y la de
la pasta de fideo es 13.7%. Se quiere saber cuál es la aw final de la fórmula si se mezcla 80% de la
fórmula original con el 20% de pasta de fideo, la aw de la pasta de fideo es 0,75.
Calcular la aw de una mermelada que contiene la siguiente composición:
◦ Humedad 52%
◦ Almidón 5,4%
◦ Sacarosa 25%
◦ Jarabe de glucosa 17,5%
◦ Acido cítrico 0,1%

Se dispone de 100g de una mermelada con una humedad del 52% y una aw de 0,90; calcular la
cantidad de fructosa que se le debe adicionar para que la actividad acuosa disminuya a 0,85
Se dispone de una 500 g de carne con una humedad del 62% y una aw de 0,992, queremos
llevarla a una aw de 0,9, ¿cuánto NaCl se debería adicionar?
 Deber
1. Calcular la aw de una solución formada por 30g de NaCl disueltos en 800ml de H2O.

2. Para obtener una solución de aw=0,89, cuánto NaCl debemos colocar en un 1L de H2O.

3. Supongamos que tenemos 12 kg de carne con una humedad del 80%, con una aw=0,92 y queremos reducir su aw a 0,81. Cuánto de NaCl se debe añadir?

4. Calcular la aw de una solución de NaCl formada al mezclar 20g de NaCl y 100g de H20.

5. Calcular la aw de 100g de carne que contiene 10g de sal y una humedad del 62%.

6. Calcular la aw de una carne que tiene la siguiente composición:

◦ Humedad 50%
◦ Proteína 15%
◦ Almidón 1%
◦ Grasa 34%

7. Tenemos 10 kg de carne en estado natural con un 70% de humedad con una aw=0,992 y queremos reducir su aw a 0,85. Cuánto de propilenglicol deberíamos añadir?

8. Las soluciones de NaCl, sacarosa son muy utilizadas para la deshidratación osmótica de las papas.
◦ a) Estimar la aw de una solución de sacarosa al 20%.
◦ b) Estimar la aw de una solución al 20% de NaCl.
◦ c) Cuál de las soluciones Ud. piensa que realiza una deshidratación osmótica más eficiente, en unas papas que tienen una aw original de 0,942?
Contenido
1.Efecto de la actividad acuosa en el deterioro de los alimentos.
2.Isotermas de Sorción
Efecto de la actividad acuosa en el
deterioro de los alimentos.
 Calidad y seguridad de productos.

Estabilidad química y
Propiedades físicas: Cambios
bioquímica> Degradación de
de textura, migración de
vitaminas, oxidación de
Desarrollo de mo humedad dentro del
lípidos, reacciones de
producto, apelmazamiento de
oscurecimiento no enzimático,
polvos.
reacciones enzimáticas.
Efecto de la actividad acuosa en el deterioro de los alimentos.
La aw es un parámetro que sirve para valorar la
estabilidad de los alimentos.
Alteraciones en los alimentos:
◦ Oxidación de lípidos
◦ Pardeamiento no enzimático
◦ Crecimiento de mo.
◦ Reacciones enzimáticas
◦ Degradación de nutrientes
Oxidación de lípidos
Acción del oxígeno sobre los ácidos grasos insaturados.
Es una reacción irreversible.
Es una de la principales causas de deterioro de los
alimentos.
Produce olores y sabores desagradables.
Disminución de la calidad nutricional
Algunos productos son tóxicos.
La luz, la temperatura y la superficie libre, también
influye en estas reacciones
Se puede adicionar antioxidantes
Pardeamiento no enzimático
Se forman compuestos heterocíclicos de nitrógeno que son
altamente coloreados.
Afecta al valor nutricional
Al color, sabor, aroma, textura
En algunos productos no es deseable, como en la leche en
polvo
En otros se busca como en la caramelización, tostado de café
, tostado de la corteza del pan.
Degradación de nutrientes
Las vitaminas se degradan al aumentar aw.
Ejm. Degradación del ácido ascórbico a
distintos valores de aw y a 35oC.
Reacciones enzimáticas
Las enzimas pueden ser
constituyentes normales de los
alimentos o pueden provenir de
los mo.
Se deben a las enzimas
numerosas reacciones de
deterioro.
Inactivación de enzimas.
Crecimiento de mo
Se producen muchas enfermedades
por alimentos contaminados por
mo.
Existen regulaciones para el control
microbiológico.
En general:
◦ Bacterias > = 0,85
◦ Levaduras >= 0,72
◦ Mohos filamentosos >=0,70
El valor de aw evita que los mo
proliferen.
Reducir aw> Deshidratación, uso de
humectantes, métodos de barrera.
Límites de aw para crecimiento de mo
Los valores mínimos de aw para el crecimiento de mo dependen de:
Temperatura
pH
Cantidad de nutrientes
Substancias antimicrobianas
Para aw<0,1 el riesgo de oxidación de lípidos es muy alto.
En el rango de 0,3 hasta 0,8 hay un aumento de la velocidad de las
siguientes reacciones de deterioro:
◦ Pardeamiento no enzimático
◦ Actividad enzimática

El crecimiento de mo es muy bajo cuando la aw es menor de 0,6.

Hay una zona de estabilidad entre 0,2 y 0,4.
Propiedades Físicas
Textura

Migración de humedad

Apelmazamiento y
aglomeración
TEXTURA

Productos duros o Productos suaves o

crujientes blandos
• Valores bajos de aw • aw de intermedio a alto.
• Se quiebran cuando se • Se doblan cuando se les
les aplica fuerza, son aplica presión.
crujientes • Son húmedos, jugosos y
• Se ablandan cuando se suaves.
someten a ambientes • Se endurecen cuando se
con %HR elevada. someten a ambientes
con %HR bajos.
MIGRACIÓN DE HUMEDAD
Cambios de textura
Crecimiento de mo
Reacciones de degradación
Cambios organolépticos
Ejm. Sistemas multicomponentes.
APELMAZAMIENTO
Depende de la aw, el tiempo y la temperatura.

Formación de
Humedecimiento Aglomeración Compactación Delicuescencia
uniones
Isotermas de sorción
La aw se relaciona de manera no lineal con el contenido de
agua de los alimentos (Humedad en base seca).
Representa la cinética con la que un alimento adsorbe
humedad y se hidrata, de manera semejante la desorción
equivale al proceso de deshidratación y refleja como el
alimento pierde agua.
Humedad en base seca
Histéresis: es la consecuencia del hecho de que, para una
misma cantidad de agua del producto, el equilibrio en la
desorción se establece en cada punto a un valor de aw menor
que en la adsorción.
 Formas de las isotermas
Las isotermas de sorción tienen en general forma
sigmoidea.
El gráfico puede variar en función de la
temperatura.
Depende de cada alimento.
Secciones de las Isotermas

Zona I (Seca) Zona II Zona III (Alta humedad)

• Agua que corresponde • Capas de agua • La curva comienza a ser

a la adsorción de la suplementarias o capas asintótica.
capa monomolecular. multimoleculares. • Representa el agua
• Fuertes enlaces de • Enlaces de hidrógeno condensada en los
hidrógeno. de menor energía. poros.
• Agua difícil de eliminar • Esta agua permite la
y no es congelable. disolución de
• Carece de capacidad elementos solubles.
solvente. • Sirve de soporte para
• Se comporta como agentes biológicos
parte del sólido como mo.
Obtención de la Isoterma de Sorción

Colocar el alimento Determinar

en un ambiente de Equilibrio el contenido
%HR conocida de humedad
Obtención de la Isoterma de Sorción
Se coloca la muestra en un recipiente cerrado que tiene una %HR conocida.
◦ Teóricamente en el equilibrio, la actividad acuosa de la muestra es la misma que la del ambiente que le
rodea.

◦ Los ambientes con los %HR deseados, se generan utilizando soluciones saturadas de diferentes sales .
Se utilizan muestras por triplicado en cada contenedor. Ejm.:

Se va controlando el peso de las muestras cada cierto tiempo.

Se va realizando esto hasta llegar al equilibrio.
Desventajas:
◦ Largos tiempos.
◦ Crecimiento de microorganismos.
Generador de isotermas
Modelamiento de la Isoterma de Sorción
Modelos teórico, aplicable para aw baja (capa monomolecuar adsorbida):
◦ Isoterma BET (Brunauer, Emmett y Teller)
M : Contenido de humedad del producto
M1: Contenido de humedad de la capa mono molecular
C: Constante

Intersección con el eje de las ordenadas = 1/M1.C

Pendiente = (C-1)/ M1.C
M1 = 1/(pendiente + intersección)
Ejemplo
Datos de isoterma de sorción de deshidratado de pulpa de naranjilla. Calcular el
valor de la humedad de la monocapa (m: g de H20/g de ss).

aw m
0,5 0,25
0,45 0,21
0,31 0,19
0,25 0,15
0,11 0,12
0,09 0,10
Ficha de trabajo. 0 0,05
Contenido
1. Fecha prueba No. 1
2. Aplicación: Obtención de un AHÍ
3. Trabajo de investigación
4. Temperatura de transición vítrea. Tg.
Aplicación: Obtención de un AHI
◦ Tecnología de barreras u obstáculos
◦ Diagramas de flujo
◦ Balance de materia
◦ Trabajo de investigación
Ejemplos AHI

Alimentos con una humedad aproximada entre 20% al 50% y una aw entre
0,6 y 0,85.
Características deseables

Puedan ser
Microbiológicamente mantenidos a
estables temperatura
ambiente

No necesiten
preparación adicional
antes de ser
consumidos
 Factores ambientale
de estrés:
Tecnologías de barreras u obstáculos
Controlar Deterioro
de la Reacciones
físico
Microorganis  Bajo pH
calidad de mos  Reducción de agua
químicas
alimentos  Altas o bajas
temperaturas
Exponer  Presencia de
conservadores
Medio hostil  Limitación de
nutrientes
 Radiación ultravioleta
Técnicas de Han desarrollado
conservación
Microorganis
mos Mecanismos homeostáticos

Mecanismos para resistir los efectos

de los factores ambientales

Para ser efectivos los factores de conservación deben superar la resistencia microbiana
homeostática.
Barreras utilizadas para productos frutícolas
autoestables

Escaldado Humectantes

Antimicrobianos Acidulantes
Escaldado

Exposición del alimento a altas temperaturas por corto tiempo.

Se puede realizar con agua caliente, con agua en ebullición o con vapor de agua
saturado.
Operación de control crítico.
◦ Aparte de inactivar enzimas, reduce la carga microbiana inicial (60 -90%)
◦ Las temperaturas utilizadas son letales para las levaduras, la mayoría de hongos.
Humectantes

La aw disminuye cuando se aumenta la concentración de compuestos disueltos o solutos

(denominados «humectantes»).
Sal, sacarosa, glicerol, fructosa, glucosa, jarabes de maíz, sorbitol, dextrosa, lactosa, etc.
Frutas:
◦ azúcares: glucosa, fructosa y sacarosa.
◦ Polioles: glicerol
Azúcares de bajo peso molecular (glucosa, fructosa, sorbitol) favorecen la ganancia de
azúcar, incremento de solutos.
Azúcares de alto peso molecular favorecen la pérdida de agua.
Los diferentes solutos tienen diferentes capacidades para reducir la aw.
Actividad de agua en función de la concentración de soluciones
de solutos utilizados para la formulación de AHI
 Antimicrobianos

Más comunes: Acido sórbico, ácido benzoico, compuestos sulfitados (dióxido de azufre,
metabisulfito de sodio, sulfito de sodio y de potasio, bisulfito de potasio o de sodio y metabisulfito de potasio)

Principalmente usados para inhibir el crecimiento de levaduras y hongos.

Los sulfitos también previenen las reacciones de oxidación, las reacciones de
pardeamiento enzimático y no enzimático; actúan como agentes blanqueadores
y estabilizantes de color.
Se usan en cantidades muy pequeñas.
En muchos países se tiende a utilizar sustancias antimicrobianas naturales
(vainilla)
Acidulantes

El pH de una fruta conservada debe ser lo más bajo posible (garantizando

que no afecte el sabor).
Con un pH menor a 4.2 se garantiza el no desarrollo de bacterias
patógenas.
En el caso de requerirse (para disminuir el crecimiento microbiano) se
agregan acidulantes, los cuales dependen del tipo de fruta.
Por ejemplo: Ácido cítrico, ácido fosfórico
Proceso: Obtención de frutas de HI

Técnicas

b) Agregar solutos
a) Deshidratación
(Deshidratación osmótica)
Secado solar a + b (AHÍ)
Infusión húmeda
Secado con aire caliente
Infusión seca
• un flujo de agua desde el
Aire caliente: producto al medio; • Impregnando las
• Velocidad del aire • un flujo de soluto desde el piezas del alimento
• Temperatura medio al producto; y con los solutos y
• Tiempo • un flujo de los solutos aditivos y luego
• Dirección del aire propios del producto hacia realizando un secado
el medio. parcial
Diagramas de flujo para AHI
Cálculos necesarios para preparar frutas de HI

Reducción de aw
Cantidad de
humectantes
Se agrega el humectante
directamente a la fruta (base Se disuelve el soluto en agua
seca) (base húmeda)

Cantidad de
compuestos químicos Cantidad de humectante se obtiene aplicando: la Ecuación de Ross para
calcular la aw del humectante:
aw fruta conservada = awofruta.awhumectante.aw n componente y
luego el gráfico de %p/p y aw
EN BASE AL PESO DE LA
FRUTA
Ejemplo
Determinar la cantidad de glucosa, sorbato de potasio y bisulfito de sodio que deben añadirse a
1 kg de piña para obtener rodajas de piña de HA por infusión seca y por infusión húmeda. El
contenido de humedad inicial de la piña es del 91%. Trabajar con una solución al 40% en p/p de
glucosa. Los obstáculos a aplicar son:
◦ aw= 0,97
◦ 1000 ppm de sorbato de potasio y
◦ 150 ppm de bisulfito de sodio
Trabajo
Realizar una investigación de la preparación artesanal, de un una fruta de HI (aw = 0,7),
utilizando como humectante sacarosa y un proceso de secado. Peso inicial de la fruta = 500g
◦ Introducción: Alimentos de HI, beneficios, características de la fruta escogida, etc.
◦ Materiales y Métodos. (Lo explicado en la teoría, cálculos, adjuntar fotografías)
◦ Resultados. Peso final de la fruta, color, sabor, textura, costos
◦ Discusión.
Fecha de entrega: 17 de mayo de 2021
El producto final, debe estar envasado en frascos de vidrio.
 Temperatura de transición vítrea
La estructura física de un alimento está
definida por:
◦ El estado de sus principales constituyentes.
◦ Por el grado de interacción molecular existente entre los
solutos (nutrientes) y el agua.
◦ Tipo de proceso de transformación y conservación al
que es sometido.

Los componentes de los alimentos se

presentan en un estado que no corresponde a
su condición de máxima estabilidad.
El estado físico de los alimentos es sensible a:
◦ Humedad
◦ Temperatura Transición de fase
◦ Tiempo de conservación
Transiciones de fase
Relativamente duros
Vítreo
Estados de la materia

Baja movilidad de agua

AMORFO
No cristalizado
Carece de ordenamiento molecular regular
Mayor movilidad de agua
SÓLIDO Blando o gomoso No son muy estables para el
almacenamiento

CRISTALINO

LÍQUIDO
Transiciones de
segundo orden
GAS

Transiciones de
primer orden
Ejemplos de alimentos
Estado cristalino
Estado Amorfo
Transición vítrea
Estado vítreo Gomoso
No es un cambio de fase, sino una transición de segundo orden o una transición secundaria.
Se da por efecto de la variación de la temperatura o del contenido de agua.
Es relevante en operaciones como:
◦ El secado
◦ Humidificación
◦ Extrusión
◦ Congelamiento

Afecta a cualidades como:

◦ Dureza
◦ Fluidez
◦ Estabilidad del producto

Conocer la temperatura a la cual ocurre la transición vítrea en un alimento es muy importante.

Temperatura de transición vítrea. Tg
Es la temperatura a la cual se da la transición del estado vítreo al gomoso o viceversa.
El método más utilizado en alimentos es el DSC (Differential Scanning Calorimeter) -> Calorimetría diferencial de barrido
Mide la variación la capacidad calorífica en función de la temperatura por medio del calorímetro.

Detecta el incremento brusco de la capacidad calorífica en un intervalo corto de T.

Relación entre la viscosidad y la temperatura de
almacenamiento y la Tg

En el estado vítreo los alimentos

son estables por períodos más
grandes.
Por debajo de la Tg, el agua no
está disponible para acciones
deteriorativas durante el
almacenamiento.
Se debe almacenar los alimentos
por debajo de la Tg.
Procesos que se aceleran por encima de la Tg
•Cohesividad, aglomeración de polvos amorfos.
•Recristalización de los caramelos (sacarosa).
•Colapso estructural de productos liofilizados.
•Florecimiento de azúcar en los chocolates.
•Granulosidad en caramelos.
•Recristalización de hielo en helados y producto congelados.
•Recristalización de algunos solutos en la liofilización.
CONTENIDO
Vida útil de alimentos empacados.
◦ Bases cinéticas
◦ Velocidad de reacción
◦ Orden de reacción
◦ Reacción de orden cero
◦ Reacción de primer orden
◦ Reacción de segundo orden
◦ Efecto de la T.
 VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS
Luego de que los alimentos han sido procesados, se pueden desarrollar en estos, reacciones de
deterioro conforme pasa el tiempo.

Vida útil de un alimento: Periodo

de tiempo, después de la
elaboración y/o envasado y bajo
determinadas condiciones de
almacenamiento, en el que el
alimento sigue siendo seguro y
apropiado para su consumo”
(Dominic, 2004; Labuza, 1994)
Bases cinéticas
La cinética química nos ayuda al estudio de estas reacciones.

Sirve para modelar la pérdida de calidad de los productos.

No se analiza la reacción propiamente dicha sino un parámetro. Por ejemplo valores de pardeamiento
en función del tiempo.
Mientras más alta sea la temperatura más rápidas son las reacciones químicas.

Velocidad de reacción - Ejemplo

Orden de reacción
 Reacciones de orden cero Reacciones de primer orden

• Pardeamiento no enzimático • Crecimiento y muerte

• Pardeamiento enzimático microbiana.
• Pérdida de calidad de • Pérdida de compuestos
alimentos congelados nutritivos en alimentos.
• Oxidación de lípidos • Pedida de calidad en enlatados
• Reacciones enzimáticas • Pérdida de complejo B.

Ecuaciones
Efecto de la T
Energía de activación: Es la energía cinética necesaria para que un choque sea eficaz (teoría de
las colisiones) y producir una reacción química.
Ecuación de Arrhenius.
Es una expresión matemática que se utiliza para comprobar la dependencia de la constante de
velocidad o cinética de una reacción química con respecto a la temperatura a la que se lleva una
reacción.
Ejemplos
Contenido
Ejemplos TVU
Empaques
Permeabilidad
Determinación de TVU usando permeabilidad
Ejemplos
Pardeamiento de zumo de fruta durante el
almacenamiento Pardeamiento

Tiempo días Densidad óptica

Se cuenta con zumo de fruta que está almacenado
durante 60 días y durante ese tiempo se hacen lecturas 0 0,05

de densidad óptica en intervalos de 10 días. 10 0,071

1. Determinar si la reacción de pardeamiento se 20 0,089

puede caracterizar por una cinética orden cero. 30 0,11

2. Calcular la vida útil si la densidad óptica de 0,24 40 0,128

simboliza el final de la vida útil.
50 0,149

60 0,17
Reducción de Vitamina C de un jugo
Ac. Ascórbico
Se ha determinado la concentración Tiepo en días mg/100ml
de ácido ascórbico para el 0 50
almacenamiento de 18 días.
3 40

Determinar la constante de velocidad 6 35

9 30
El fabricante desea declarar la
concentración de vitamina C de 12 25

15mg/100 ml en la etiqueta. ¿Por 15 22

cuánto tiempo sería válido desde el 18 20

día de la fabricación, si se tiene un
valor inicial de 50 mg/100ml?
Una empresa procesa café orgánico y desea que su producto mantenga sus características
sensoriales en un período no menor a 250 días, si el producto se va a exponer a 18oC. Se ha
determinado experimentalmente valores de aw sometiendo al producto a temperaturas de
25oC, 30oC y 35oC. Como valor referencial de awo es de 0,20 y el valor limitante de aw es 0,45.
Empaques
FUNICIONES
Facilitar el manejo de los productos
Dar la imagen deseada al producto
Proteger el producto de daños microbiológicos Alargar la vida
Mantener las características sensoriales útil del producto
Permeabilidad
Se asocia con la evaluación cuantitativa de las propiedades la capacidad de barrera de un material.
DIFUSIÓN DEL VAPOR DE AGUA
Consideramos el envase plástico de un alimento como una membrana semipermeable al vapor de
agua, que separa al ambiente que rodea al alimento con el medio exterior.

Ecuación
 FILM K/x (g de H2O/ día m2 mm de Hg)
CELOFÁN 0.18 - 0.34
ACETATO DE CELULOSA 4.52
NYLON 4.52
PLIOPILM (Hidrocarburo de caucho) 0.18

POLYESTER 0.34
POLIETILENO (Baja densidad) 0.40
POLIETILENO (Densidad intermedia) 0.18 - 0.34

POLIETILENO (Alta densidad) 0.11 - 0.23

POLYPROPILENO 0.18 - 0.23
POLYESTIRENO 2.3
SARAN (Cloruro de Polivinilo) 0.03 - 0.4
VINYL 1.13
PAPEL ALUMINIO 0.0023
DETERMINACIÓN

FIGURA 13. Copa Twing Albert.

Permeabilidad y TVU
Consideraciones:
Alimentos deshidratados
La ganancia de humedad sigue la isoterma de adsorción del producto. Trabajar con la parte
lineal.
Suponemos correcta la representación de la isoterma en el rango de interés mediante la
ecuación de una recta que facilita la integración entre límites del modelo
Se considera que las condiciones del entorno con constantes (T y %HR)
En la ecuación p1 presión de vapor del entorno y p2 presión de vapor del interior del empaque.
Ecuación
 Revisión de la prueba

 TVU y permeabilidad

 Humidificación, Psicrometría conceptos básicos.

 Prácticas
 HUMIDIFICACIÓN

Es una operación que implica transferencia simultánea de materia y calor entre una fase líquida
pura y un gas permanente que es casi insoluble en el líquido.

 El estudio de la interacción agua aire se aplica en diferentes procesos,

pudiéndose destacar entre los más relevantes:
Are
 El ac ondic ionamiento delVapor
aire Air húmedo
de agua
(mezcla)
 Enfriamiento de líquidos a causa de la evaporación del vapor (torres de enfriamiento).
 Sec ado de sólidos mediante aire.

PSICROMETRÍA:
🠶 Sin embargo los principios estudiados pueden extenderse a las mezclas de aire
con otros vapores diferentes al vapor de agua, y aun a las mezclas de un gasy
un vapor cualquiera.

GAS
VAPOR GAS HÚMEDO
(MEZCLA)
Definiciones básicas

🠶 PRESIÓN TOTAL: Es la presión ejercida por la mezcla del gas y el vapor.

🠶 FRACCIÓN MOLAR DEL VAPOR: Es la relación entre el número de moles del

vapor y el número de moles total. Es igual a la composición en volumen.
🠶 HUMEDAD MOLAR: Es la relación entre el número de moles de vapor y el
número de moles de gas.

🠶 HUMEDAD ABSOLUTA: Relación entre el peso de vapor y el peso del gas

contenido en una masa gaseosa.
Ejemplo

🠶 1. En una mezcla de vapor de tolueno y nitrógeno a 80oC y 740 mmHg, la

presión parcial de tolueno es 150 mmHg. Calcúlese la concentración de
tolueno:
🠶 En fracc ión molar
🠶 En saturación molar
🠶 En saturac ión absoluta
🠶 2. La tensión de vapor de la acetona a 20oC es 184,8 mmHg. Calcúlese la
composición en volumen, la saturación molar y la saturación absoluta de
una mezcla constituida por nitrógeno y acetona a 750 mm Hg, cuando se
alcanza la saturación.
🠶 HUMEDAD RELATIVA: Es el cociente entre la presión parcial de vapo y la
tensión de vapor a la misma temperatura.

🠶 HUMEDAD PORCENTUAL O SATURACIÓN PORCENTUAL: Es la relación entre la

humedad existente en la masa gaseosa y la que existiría si estuviera
saturada.
🠶 PUNTO DE ROCÍO. Es la temperatura que alcanza la masa de gas húmedo
en la saturación por enfriamiento a presión constante.

🠶 VOLUMEN ESPECÍFICO: Es el volumen ocupado por la mezcla que contiene

1 kg de gas.
🠶 CALOR ESPECÍFICO DEL GAS HÚMEDO: Es el calor que hay que suministrar a 1 kg de gas
y al vapor que contiene para elevar en 1oC sutemperatura, manteniendo constae la presión.

🠶 ENTALPÍA ESPECÍFICA. Es la suma del calor sensible de 1kg de gas y el calor

latente de vaporización del vapor que contiene a la temperatura a la que
se refieran las entalpías.
 Ejemplos

🠶 La presión parcial de vapor de agua en una masa de aire húmedo a 30oC

y 740 mmHg es 14 mm Hg. C alc úlese:
🠶 El punto de roc ío
🠶 La humedad absoluta
🠶 El c alor específic o
🠶 El volumen específic o
🠶 La entalpía específic a
🠶 Enuna mezcla benceno –nitrógeno a 40oC y 720mm Hg,la presión parcialdelbenceno es50
mmHg.Para separarel90%delbenceno se somete la mezcla a enfriamiento y compresión.
Calcúlese:
🠶 La presión final si se enfría hasta 5oC
🠶 El volumen inicial para condensar 60 kg de benceno.
🠶 Las tensiones de vapor del benceno son:
🠶 De cierta mezcla acetato de metilo aire, de composición 20% de
volumen de acetato, que se encuentra a 30oC y 740 mmHg, se quiere
recuperar el 80%del acetato contenido en el aire. Calcúlese:
🠶 La temperatura a que ha de enfriarse la mezcla permaneciendo constante la
presión. -10oC
🠶 La presión a la cual hay que comprimir la mezlca si la temperatura permanece
constante. 7,24 atm
🠶 El volumen de mezcla inicial que es necesario tratar para separar 100 kg de
ac etato de metilo. 189,5 m3
Revisión ejemplos
Temperatura húmeda
Temperatura de saturación adiabática
TEMPERATURA HÚMEDA O DE TERMÓMETRO HÚMEDO: Es la temperatura límite de
enfriamiento alcanzada por una pequeña masa de líquido en contacto con una masa mucho
mayor de gas húmedo.
Para el caso de la mezcla aire – agua el coeficiente tiene un valor aproximado de 0,5
El cociente hc/Ky se denomina coeficiente psicométrico y su valor viene tabulado:
TEMPERATURA DE SATURACIÓN ADIABÁTICA: Es la temperatura alcanzada por una masa de gas
cuando se pone en contacto con un líquido en condiciones adiabáticas.
Ejemplo
Las tensiones de vapor del etanol a diversas temperaturas son las siguientes:

Calcúlese:
◦ Las humedades de saturación a 10oC, 25o20oC,C, 30oC y 40oC para la presión total de 1 atm.
◦ Las humedades absolutas para las condiciones a) si la humedad relativa es del 30%.
◦ La temperatura húmeda a 50oC si la humedad relativa es de 30%
◦ La temperatura de saturación adiabática en las condiciones c), tomando para el calor específico
del etanol, como vapor, el valor de 0,345 kcal/kg.oC.
Contenido
Ejemplos
Métodos de humidificación
Otros procesos:
◦ Mezcla de dos masas de gases húmedos
◦ Adición de vapor saturado
Humidificación
Evaporación del agua en el seno de una masa d aire para aumentar la humedad de esta.
Relacionada con el enfriamiento del agua
Deshumidificación, es la operación en la cual se condensa el vapor del agua del aire para
disminuir su humedad.

Aire con determinada

Procesos de humedad y
humidificación o temperatura. Por
deshumidicación ejemplo el aire usado
para el secado.

Métodos de humidificación:
Otros procesos:
Adición de un líquido
Mezcla de dos masas de Adición de vapor
que se evapora
gases húmedos saturado
totalmente de la masa

Adición de un líquido en
Poniendo el gas en
condiciones cualquiera
contacto con un sólido
evaporándose parte del
húmedo.
líquido.
Mezcla de dos masas de gases húmedos
Gas Gas Gas
húmedo 1 húmedo 2 resultante
Y1, i1, t1, 1Y2, i2, t2,
G2 Y, i, t, G
G1
Ejemplo
Disponemos de 1000 m3 de aire a 50oC con tw=30oC, y queremos que una vez mezclado con el
aire ambiente, que se encuentra a 15oC con HR=50%, la mezcla resultante esté a 25oC.
Calcúlese: La humedad del aire resultante, el volumen del aire a adicionar y el volumen del aire
resultante.
 Adición de vapor saturado

Gas
Mv de Gas
húmedo
vapor resultante
Y1, i1, t1, saturado, iv Y, i, t, G
G1

iv viene tabulado.
Ejemplo
En un recinto de 1000m3 que contiene aire a 25oC con una humedad absoluta de 0,009 kg de
agua/ kg de aire, se humidifica adicionándole vapor de agua saturado a 1 atm, en cantidad tal
que la humedad final obtenida después de la adición de vapor de agua es 0,020 kg agua/kg aire.
Suponiendo que se homogeniza perfectamente la mezcla, sin haber condensación de vapor de
agua sobre las paredes y sin pérdida de calor al exterior, calcúlese: La cantidad de vapor de agua
adicionado y la temperatura final del sistema.

*****************************************************************************
Adición de un líquido que se evapora
totalmente de la masa

Gas
ML de un Gas
húmedo
líquido, tL, resultante
Y1, i1, t1,
iL Y, i, t, G
G1

iL viene tabulado o
iL = Cp.t
Ejemplo
5000 m3 de aire a 40oC con una humedad relativa del 10% a la presión atmosférica normal, se
humidifican y enfrían añadiéndole 40L de agua a 20oC. Si el proceso se realiza adiabáticamente,
determínese:
◦ Humedad resultante
◦ Temperatura final
 Adición de un líquido en condiciones
cualquiera evaporándose parte del líquido

Gas
ML de un Gas
húmedo
líquido, tL, resultante
Y1, i1, t1,
iL Y, i, t, G
G1
Ejemplo
5000 m3 /h de aire a 10oC y temperatura húmeda de 5 oC se humidifican poniéndolos en
contacto con 4000 L/h de agua que se encuentran inicialmente a 18oC. Determínese:
◦ Las condiciones de salida del aire y del agua, si alcanzan la misma temperatura y el aire sale saturado.
◦ Cantidad de calor absorbido por el aire
◦ Cantidad de agua evaporada.
Poniendo el gas en contacto con un sólido
húmedo.
Ejemplo
Un secadero rotatorio se alimenta con arena a razón de 3000 kg/h con una humedad del 50%, y
el producto que sale del secadero tiene una humedad del 3% (referidas las humedades al sólido
húmedo). El aire entra a 100oC, en contracorriente, con una humedad de 0,007 kg de agua/kg
de aire seco, y sale a 40oC. La arena entra a 20oC y sale a 35ºC, su calor específico puede
considerarse constante e igual a 0,21 kcal /kg ºC. Si el secadero está perfectamente aislado,
determínese la cantidad de aire necesario y la humedad del aire a la salida del secadero.
Aplicación: TORRE DE ENFRIAMIENTO

Instalación destinada a enfriar el agua caliente procedente de la refrigeración de un proceso,

mediante el uso de aire.
Se produce transferencia de masa y de calor a través del relleno.
Aire -> Vapor de agua y aire seco
 Corriente
de aire
seco

Aire
ambiente
Agua en
estado
de vapor

El aire con poca humedad, tiene la capacidad de absorber más humedad, hasta alcanzar la
saturación.
Intercambio de calor y masa
Tiene lugar en la superficie de contacto de las dos fases, líquido y gas.
Se realiza mediante los siguientes procesos:
◦ Transferencia de calor latente, para pasar el agua de la fase líquida a la fase de vapor, y transferencia de
masa para que entre la fase de vapor en el aire.
◦ Transferencia de calor sensible para calentar la masa gaseosa.

Para alcanzar un buen funcionamiento de la torre el agua debe ser finamente pulverizada.
Clasificación de las torres

Natural
Con tiro
Forzado
Mecánico
Inducido Contracorriente
Clasificación de
las Torres Cruzadas

Sin tiro Torres atmosféricas

TIRO NATURAL
• Tienen una gran chimenea, cuya misión es inducir el tiro a través del relleno
• La diferencia de temperaturas provoca una diferencia de densidades que
induce una corriente de aire a través del sistema.

TIRO MECÁNICO FORZADO

• Forzan al aire a pasar a través del relleno, mediante ventiladores colocados
en la parte baja de la torre.
• En el interior de la torre se crea una presión mayor que la atmosférica.

TIRO MECÁNICO INDUCIDO EN CONTRACORRIENTE

• El aire hace un recorrido vertical ascendente, en contracorriente con el agua
que cae.
TIRO MECNÁNICO INDUCIDO
CRUZADO
• Se produce una corriente horizontal de
aire inducido sobre una cámara de agua.

TORRES ATMOSFÉRICAS
• Trabajan en función de la velocidad del
viento.
Selección de la torre en función del caudal volumétrico del agua
a enfriar

TIRO CAUDAL
Natural 10000 a 100000 m3/h
Inducido contracorriente 10 a 50000 m3/h
Inducido cruzado 10 a 10000 m3/h
Forzado 10 a 600 m3/h
 Líneas de Humidificación 210 - 215
Para nuestro estudio elegiremos una torre de tiro inducido en contracorriente.
Cálculo del número de Unidades de Transferencia Disponibles
(UDT)disp
El relleno de una torre constituye lo que denominamos la “característica”, de la
torre de enfriamiento.
Nos da el número de UDTdisp, que posee dicha torre.
Este valor es obtenido sin el conocimiento de las condiciones de entrada y salida
del agua y del aire.
Su cálculo se realiza con el primer miembro de la ecuación de Merkerl.
K: Coeficiente de transferencia de masa
a: Aire de interfase agua – aire
V: Volumen efectivo de relleno
Gw: Velocidad másica del agua.

λ y n son constantes que dependen

1. Relleno: material, forma, distribución y tamaño
2. Altura del relleno Z
Relleno de salpicadura
(Gw/Ga)=(Ww/ 11 19 27 35 47
Wa)
0,5
0,75
1
….

Graficar:
Pendiente vs Integrales
Pendientes vs UDTdisp
Condición de Merkel
Los dos miembros de la ecuación de Merkel serán iguales para un solo valor de
Gw/Ga=𝑊w/𝑊a, que puede ser encontrado por la intersección de las curvas correspondientes:
Número de pisos
Pendiente (Ww/Wa)
(UDT)disp
Wa (kg/h)
 SECADO
DEFINICIONES
PERIODOS DEL SECADO
CINÉTICA DEL SECADO
PERIODOS DEL SECADO
CURVAS DE SECADO
EJEMPLOS
 SECADO
GENERALIDADES:

◦ Separación parcial o total del líquido que contiene un sólido, mediante la aplicación de calor.
◦ Es un proceso diferente a la evaporación.
◦ La operación de secado generalmente se efectúa en las últimas etapas del proceso de fabricación.
◦ En la práctica es lo más frecuente que el líquido a separar sea agua y el calor necesario para la
evaporación sea suministrado por aire.
Es por sí mismo una operación múltiple que
presupone la transferencia de calor, masa, flujo de
líquido:

1. Transmisión de calor desde el seno del aire a la

superficie del sólido a secar.
2. Evaporación del líquido superficial y
transferencia del mismo como vapor desde la
superficie del sólido al seno del gas.
3. Transporte del líquido desde el interior del
sólido hasta la superficie para reemplazar el
líquido evaporado.
Se puede aplicar el secado para:
Facilitar el manejo posterior del producto.
Permitir el empleo satisfactorio del mismo.
Reducir el coste del embarque.
Preservar los productos durante el almacenamiento y transporte.
 Definiciones
Humedad del sólido:
X, es el peso de agua que acompaña a la unidad de peso de sólido seco.

Humedad de equilibrio:
Cuando un sólido se pone en contacto durante cierto tiempo con aire de t y humedad constantes se alcanzan las
condiciones de equilibrio entre el sólido y el aire.
La pv de agua del aire se iguala con la pv del agua del sólido.
Se denomina humedad de equilibrio a la humedad alcanzada por el sólido en equilibrio con el aire en las
condiciones dadas.
X*
Para condiciones dadas del aire la humedad de equilibrio es función de la naturaleza de cuerpo, del estado de su
superficie y de la temperatura.
Curvas de equilibrio a 25oC
 Cuerpos húmedos Cuerpos higroscópicos

• Son aquellos cuya presión de • Son aquellos cuya presión de

vapor (del agua que contiene) vapor (del agua que
es igual a la presión de vapor contienen) es menor a la
del agua pura a la misma presión de vapor del agua
temperatura. El cuerpo pura a la misma temperatura.
húmedo es totalmente inerte
para el agua que le acompaña.
Humedad libre: Es la humedad que puede perder el sólido después de un contacto suficientemente
prolongado con aire de condiciones constantes, se llama humedad libre; por consiguiente, la humedad
libre es la diferencia entre la humedad total y la humedad de equilibrio.

Humedad ligada: Llamamos humedad ligada a la humedad mínima necesaria para que el sólido deje de
comportarse como higroscópico.
Se considera que esta agua está ligada al sólido ya sea por fuerzas mecánicas o físico – químicas.
Es la humedad mínima de equilibrio con el aire saturado.
Humedad desligada: Cuando la humedad es superior al valor de la humedad ligada, el sólido se comporta
como un cuerpo húmedo, la diferencia entre ambas se conoce como humedad desligada.
En un ambiente con humedad relativa del 60% que se mantiene a 25oC hay nitrocelulosa con
20% de humedad (referida al sólido húmedo). Calcúlese por cada 100 kg de nitrocelulosa seca:
◦ Humedad ligada
◦ La humedad desligada
◦ La humedad de equilibrio
◦ La humedad libre.
Cinética del secado
Periodos de secado
◦ Para determinar el tamaño del equipo o el
tiempo de secado se deben realizar ensayos
de velocidad de secado del material
◦ Es necesario que las condiciones del aire
(presión, temperatura, humedad y
velocidad) permanezcan constantes con el
tiempo.
◦ La velocidad de secado W (-dX/dt) se calcula
por pérdida de humedad del sólido en la
unidad de tiempo, y más exactamente por el
cociente diferencial: (-dX/dθ)
Periodo de velocidad
constante
Periodo de velocidad
decreciente.
Velocidad de secado
 Tramo AB: Puede no existir o presentar diversas formas, llamado periodo de
inducción, el mecanismo de secado no ha llegado a estabilizarse.
 Tramo BC: Constancia de la velocidad de secado.
 Punto C: Velocidad crítica, luego de este punto la velocidad de secado comienza a
descender, alcanzando el valor cero cuando la humedad libre se anula.
 Se distinguen dos periodos del secado:
 a) Periodo de velocidad constante.
 b) Periodo de velocidad decreciente.

 Cuantitativamente:
Ejemplo
En las experiencias de secado efectuadas en condiciones constantes de secado sobre un
material dispuesto en planchas de dimensiones 20cm.30cm.1cm, se han obtenido los siguientes
datos.
El peso del sólido seco es 350g.
Constrúyase la curva de velocidad de secado en las condiciones de experimentación, si el secado
se efectúa por ambas caras.
Calcúlese las humedades crítica y de equilibrio.
Datos
tiempo min peso kg

0 0,532

10 0,514

20 0,496

30 0,483

40 0,47

50 0,462

60 0,454

70 0,449

80 0,443

90 0,44

100 0,436

110 0,434

120 0,431
Ejemplo
En un secadero de laboratorio se han efectuado experiencias de secado, empleando aire a 60oC,
de temperatura húmeda 45oC, sobre planchas de cartón de dimensiones 20cm.25cm.5cm,
obteniéndose los datos indicados en las dos primeras columnas de la tabla dada a continuación,
cuando el secado se efectúa por una sola cara. Posteriormente se seca totalmente la muestra a
temperatura más elevada y su peso se reduce a 115g.
Calcúlese:
◦ La velocidad de secado para el periodo antecrítico.
◦ La humedad crítica
◦ La humedad de equilibrio
◦ La humedad libre en el punto crítico.
Tiempo (min) Peso g
0 394
5 387
10 379
15 371
20 363
25 355
30 347
40 331
51 315
58 305
65 295
74 284
83 270
90 262
99 251
108 242
120 232
131 222
146 211
160 202
180 195
200 189
220 185
En el ensayo de secado de un material fibroso
se suspendió de una balanza una plancha de
material húmedo de 0,205 m2 de superficie,
con los bordes impermeabilizados. El secado
se efectuó con aire a 65C, incidiendo
paralelamente sobre las dos caras de la
plancha. A intervalos regulares se anotaron el
peso de la plancha y el tiempo transcurrido.
Finalmente después de la desecación total en
estufa a 105C, la plancha dio un peso de
8,301 kg. Realizar a partir de los datos las
Curvas de secado Tiempo vs X, y Xmed vs
Wmed.
Una plancha de cartón de dimensiones 100 cm x 100cm x 1cm se somete a secado por ambas
caras en condiciones constantes. Cuando se introduce en el secadero su peso es de 15 kg, y
durante las dos primeras horas de secado pierde 5 kg de agua, secándose con velocidad
constante. A partir de ese momento, la velocidad de secado es decreciente, y después del
tiempo suficiente, la velocidad de secado se hacer cero, reduciéndose el peso de la plancha 7,5
kg. En las condiciones en que se efectúa el secado el cuerpo ya no pierde más peso; sin
embargo, la determinación de la humedad del sólida a la salida del secadero indica que contiene
todavía 1,5 kg de agua. Calcúlese:
◦ La humedad crítica
◦ La velocidad de secado en el período antecrítico
◦ La humedad de equilibrio
◦ La humedad libre en el punto crítico
Velocidad de secado
Periodo antecrítico
Periodo poscrítico

Práctica de parámetros de la cabina de secado

Para la desecación de un pigmento inorgánico se empleará un secadero de bandejas, sobre las
cuales circulará aire a 160 mmHg de presión, con temperatura media de 80oC y humedad
relativa media de 10%. El producto se dispondrá en capas de 2cm, y el aire circulará
paralelamente a las bandejas con velocidad de 1,50 m/s.
Se trata de determinar el tiempo necesario para secar el pigmento desde 22% hasta el 2% de
agua (referido al peso de sustancia seca).
Datos: En ensayos preliminares se determinaron la humedad crítica del pigmento (Xc=0,080) y
su humedad de equilibrio con el aire en las condiciones dadas (X*=0,014). El peso específico
medio del pigmento (referido a sustancia seca) es 1250 kg/m3; la conductividad calorífica media
2,00 kcal/m.h.oC; y la emisividad 0,92.
(Se supone que las bandejas reciben calor por convección y radiación, y que la superficie del
material se calienta también por conducción del calor desde el fondo)
 Parámetros de la cabina de secado
• Caudal volumétrico,
Objetivos • Caudal másico,

específicos • Velocidad másica,

• Coeficiente de transferencia de calor por convección

• Cabina de secado
Equipos • Anemómetro

• Cartulina
Materiales • Tijera
• Cinta
Procedimiento
Tomar las medidas de la cabina del secador
Realizar un embudo con dichas medidas.
Colocar en la cabina de secado y sellar bien cualquier grieta en el sistema.
En la punta del embudo se colocar un tubo PVC.
Sacar un promedio y con los resultados obtenidos calcular el caudal volumétrico,
másico, velocidad másica, coeficiente de transferencia de calor por convección.
Parámetros de la cabina de secado

Cono de Anemómetro Termómetro

cartulina. a la salida del en el interior
aire del tubo de
PVC
Datos a registrar
Base de la cabina de secado = 41,3 cm
Altura de la cabina de secado = 35 cm

Medición Temperatura (°C) Velocidad del aire (km/h)

1 61,6 5
2 61,5 5,3
3 61,9 4,9
Promedio
Cálculos
Liofilización
Secado por aspersión
 Liofilización
Se puede aplicar alimentos, vitaminas y otros productos sensibles al calor.

El producto que se seca por liofilización, mantiene el color y la estructura original.

Fresas deshidratadas por liofilización

Fresas deshidratadas en cabina de

secado

Se pueden reconstituir fácilmente.

A presiones bajas el agua se sublima del hielo.

Se trabaja a temperaturas inferiores a -20°C y presiones inferiores a 4,7 mmHg.

Procedimiento general
Congelar Sublimar Condensar

• Temperatur • Vacío • Para separar

a inferior a - • Presión el vapor de
20°C alrededor agua
de 4,2 formado.
mmHg
Suministrar calor para ayudar a
la sublimación
Liofilizador
Dentro de la cámara de vacío se
aplica calor al alimento congelado
a fin de acelerar la sublimación.
La sublimación tiene lugar desde
la superficie del hielo.
La humedad queda reducida a
menos el 5%
Queda una estructura porosa.
En el caso de los alimentos se
reconstituyen rápidamente.
Las placas se colocan arriba y
abajo a fin de acelerar la
transmisión de calor.
Curva de secado
Ejemplo secado de espárragos por
liofilización.
Al principio la temperatura en el centro
del producto está a unos -31,5OC
Cuando se da calor de sublimación a la
cámara, la temperatura de la superficie
del alimento comienza a subir a medida
que el hielo se sublima y luego se
estabiliza.
Y la superficie del plato va a disminuir
hasta alcanzar la temperatura del
alimento.
Secadores por aspersión – Secado por
aspersión
Secadores neumáticos.
Tienen amplio uso en el área de alimentos.
Cada producto tiene un secador específico.
Tiene un uso limitado a sustancias que puedan ser
dispersadas como líquidos y purés de baja viscosidad.
Los productos obtenidos por esta operación son de alta
calidad.
Proceso
Se ingresa el alimento en forma de rocío, junto con aire
caliente

A medida que las gotas hacen contacto con el aire caliente

pierden humedad instantáneamente. Mientras la gota se
está secando permanece a tw del aire secante.

Se convierten en pequeñas partículas que caen al fondo de

la torre de donde se recogen. Se debe evitar que las
partículas choquen contra las paredes antes de estar secas.

Esquema secador por aspersión, realizado por Grupo 2 – Prácticas

ciclo septiembre 2019 – febrero 2020
Fases
Fase constante Fase decreciente

• La gota deja el atomizador y la superficie • Comienza cuando la costra formado

pierde agua. ofrece resistencia al paso de agua del
• Se forma una costra sobre la superficie interior a la superficie.
de la partícula. • La temperatura de la partícula se
incrementa.
• Se rompe una porción de la costra y se
elimina el vapor.
• Las partículas deshidratadas son esferas
huecas o fragmentos de esferas.
 Tipos de aspersores
1. Boquillas rociadoras a presión
◦ Boquilla de dos fluidos

2. Discos o cestos giratorios centrífugos.

El tamaño de las gotitas formadas puede variar, se trata de diseñar el

aspersor de tal manera que tengan el tamaño lo mas homogéneo
posible.
El tamaño de las gotas determina el tamaño del producto final.
Las gotas muy finas se secan en forma de partículas muy finas
también lo cual puede dificultar su recuperación.
Durante la dispersión hay que tener en cuenta el ángulo de la salida
de la boquilla rociadora o la trayectoria desde el disco giratorio.
Generalmente se diseña la trayectoria a fin de prevenir o reducir al
mínimo el contacto con las paredes.

Grupo 2, ciclo sep2019-febrero 2020 -

Aguja del equipo de secado en spray .

La torre o cámara de secado
tiene como propósito facilitar
eficazmente el contacto
entre el aire caliente y las
gotitas finas dispersadas.
Para alimentos sensibles al calor
como jugos limón, naranja y tomate
(termoplasticidad).
Secador por aspersión, con aire a
contracorriente a 30oC y una
humedad relativa del 3%.
67mx15m