PRACTICA Nº 2 DESHIDRATACION DE ALIMENTOS (Sólidos y Líquidos) OBJETIVOS: •
Conocer el proceso de eliminación de H2O de los alimentos líquidos y sólidos.
•
Determinar la velocidad de deshidratación de alimentos sólidos y líquidos.
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Determinar el coeficiente de difusión. FUNDAMENTO: Deshidratación de Alimentos: El secado es uno de los métodos más antiguos utilizados por el hombre para conservación de alimentos. Todos los granos y los cereales son conservados por secado. Algunas frutas y hortalizas también son conservadas por este método el cual difícilmente requiere de esfuerzos humano si se realiza naturalmente. El uso de calor para secar alimentos fue puesto en marcha por muchos hombres del nuevo y viejo mundo. Pero no fue sino hasta 1795 que se inventó el cuarto de deshidratación de agua caliente (105 ºF) sobre tajadas delgadas de hortalizas. La deshidratación implica el control sobre las condiciones climatológicas dentro de la cámara o el control de un micromedio circulante. Esta técnica genera una gran ventaja en los cuales los alimentos secos y deshidratados son más concentrados que cualquier otra forma de productos alimenticios preservados, ellos son menos costosos de producir; el trabajo requerido es mínimo, el equipo de proceso es limitado. Hay fuerzas biológicas y químicas que actúan sobre el suministro de alimentos que el hombre desea. El hombre controla las fuerzas químicas del alimento deshidratado con el empaque y ciertos aditivos químicos.
Las fuerzas biológicas son controladas reduciendo el contenido de agua libre y por calentamiento. Para ser el sustrato adecuado para el desarrollo de microorganismos, reduciendo el contenido de agua libre, aumentando con eso las presiones osmóticas, el crecimiento microbiano puede ser controlado. La eliminación de agua en los alimentos es un fenómeno físico muy común en la Industria Alimentaría y se conoce con el nombre de deshidratación. Este fenómeno se realiza como consecuencia de la incorporación de Energía (calor) a un medio deshidratado que generalmente es el aire, el cual al estar en contacto con el alimento absorbe el agua de la superficie del alimento. El aire absorberá mas agua cuando tenga altas Temperaturas y su contenido de Humedad será muy bajo. La temperatura de deshidratación (aire) varía de acuerdo al tipo de alimento y a su composición, pero el rango esta comprendido entre 50 y 70 ºC. La eliminación del agua del alimento se realiza en la mayoría de los casos a través de dos periodos de deshidratación cuyos nombres son: •
Periodo de deshidratación a velocidad constante: ocurre durante la eliminación del agua libre, fácil de eliminar del producto. Este periodo termina cuando el producto alcanza la humedad crítica.
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Periodo de deshidratación a velocidad decreciente: corresponde ala eliminación del agua del interior del alimento a través del fenómeno de difusión (desplazamiento del agua del centro de la superficie del producto dejando espacios libres que son definidos por la porosidad del producto deshidratado)
Estos periodos de velocidad de deshidratación se obtienen en la grafica de periodo de humedad versus tiempo.
Humedad de Equilibrio: donde el producto no pierde ni gana agua. La cantidad de agua evaporada es igual a la cantidad de agua condensada. A partir de la grafica de perdida de humedad se pueden obtener otras graficas con velocidad versus tiempo.
La velocidad de deshidratación en alimentos depende de muchos factores: La temperatura del aire, la humedad del aire, las dimensiones geométricas del producto entre ellas el espesor, área y volumen, la humedad inicial del producto, la dirección del flujo de aire con respecto a la posición de los tejidos del alimento, etc. Tipos de deshidratación: •
Desecación por arrastre. Secaderos de túnel. Secaderos de pulverización, de lecho fluidizado y neumáticos.
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Desecación por cambio de estado: Secaderos de tambor.
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Desecación en estado congelado: Liofilización. Ciclo de liofilización
MATERIALES Y METODOS
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Muestras líquidas
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Muestras sólidas
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Deshidratador: utiliza como fuente de energía rayos infrarrojos a temperaturas de 150 a 250 ºC y determina el contenido de humedad de un alimento.
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Regla para establecer las dimensiones geométricas del producto.
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Cuchillo.
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Filtro.
PROCEDIMIENTO •
Preparar la muestra dando una forma geométrica de 2 * 2 * 0.5 cm.
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Colocar la muestra en el plato de aluminio de tal manera que el peso este entre 5 y 10 g.
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Iniciar el proceso de deshidratación de acuerdo al manual y registrar la temperatura, la humedad y el tiempo del producto, los intervalos se dan a partir de 0 minuto y cada 5 minutos.
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Registrar la Humedad, Peso inicial, Temperatura, tiempo de secado y materia seca.
CALCULOS: •
Graficar Humedad versus Tiempo y encontrar el valor de la Humedad Critica.
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Determinación del coeficiente de difusión:
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De la grafica Humedad versus Tiempo encontrar velocidad de deshidratación en gramos de agua x hora.
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De la formula:
DONDE: Ta = temperatura aire seco Ts = temperatura de la superficie Hv = calor de vaporización Kg = coeficiente de transferencia de masa. A
= área de producto.
Hs = humedad saturada Ha = humedad del aire •
Podemos calcular Kg y h
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De la curva W/Wc vs tiempo que corresponde al periodo decreciente
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Asumir en valor de D (coeficiente de difusión) y el valor:
DONDE: s
= densidad del sólido seco.
=1
rm
= espesor o radio entre 2 de la muestra
W/Wc = 0,1 •
Evaluar D en la ecuación:
•
Con el valor asumido de D.
RESULTADOS Y DISCUSION:
Deshidratación de Alimento Sólido (Betarraga) •
Peso Inicial = 9, 248 gr.
•
Ancho = 3, 9 cm.,
•
Área del producto = 15,6 cm2
•
Humedad = 36.18%
•
Extracto seco = 63.82%
•
Humedad Relativa = 56.70%
•
Peso final = 5.902 gr.
•
Densidad del sólido seco = 962 Kg/m3
•
Temperatura bulbo seco = 70 ºC
•
Temperatura bulbo húmedo = 44ºC
Largo = 4,0 cm.,
Espesor = 0,5 cm.
Volumen = 7,8 cm3.
TABLA DE LOS DATOS: Alimento Sólido (Betarraga) Velocidad de Deshidratación Tiempo (hr) 0
% Humedad 0
(gr. de agua/hora) 0
0.083
1.17
14.04
0.167
3.14
18.84
0.250
5.28
21.12
0.333
7.49
22.47
0.417
9.57
22.968
0.500
11.67
23.34
0.583
13.68
23.4514286
0.667
15.67
23.505
0.750
17.61
23.48
0.833
19.49
23.388
0.917
21.35
23.2909091
1.000
23.10
23.1
1.083
24.86
22.9476923
1.167
26.55
22.7571429
1.250
28.25
22.6
1.333
29.89
22.4175
1.417
31.50
22.2352941
1.500
33.00
22
1.583
34.72
21.9284211
1.665
36.18
21.7297297
Deshidratación de un Alimento Líquido (Jugo De Papaya) •
Peso Inicial = 5.337 gr.
•
Volumen = 5.7638 ml o cm3
•
Espesor = 4 cm
•
Humedad = 10.83 %
•
Extracto seco = 823.14
•
Peso final = 0.625 gr.
•
Densidad del sólido = 0.6 gr/cm2
Ancho = 3.5 cm
Largo = 0.4117 cm
Velocidad de Tiempo (min)
% Humedad
Deshidratación (gr. de agua/hora)
0
0
0
5
7.71
92.52
10
17.02
102.12
15
26.38
105.52
20
35.33
105.99
25
44.30
106.32
30
53.16
106.32
35
61.57
105.54
40
70.42
105.63
45
79.08
105.44
50
86.15
103.38
55.1
89.17
97.10
1. GRÁFICA HUMEDAD VS TIEMPO:
% Humedad
Humedad vs Tiempo (en sólidos y líquidos) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
0.5
1 Tiempo (hr) 1.5 SOLIDOS
2
LIQUIDOS
Ecuaciones de la grafica: Para Sólidos:
y = -22.224x + 37.288
Para Líquidos:
y = -101.86x + 94.218
2. GRÁFICA VELOCIDAD DE DESHIDRATACION VS TIEMPO: VELOCIDAD DE DESHIDRATACION VS TIEMPO (en sólidos y líquidos)
Velocidad (gr de agua/hr)
120 100 80 60 40 20 0 0
0.5
1 Tiempo (hr) Sólidos
Líquidos
1.5
2
3. OPERACIONES REALIZADAS: a.
Para Alimentos Sólidos:
•
La velocidad de deshidratación: 22.234 gr de H2O/hora
•
Calcular Kg y h:
Donde: D /d = 22.224 gr de agua/hr Á
=: 15,6 cm2 = 1.56*10-3 m2
Ta
= 70ºC
Ts
= 40ºC
Hv = 210 joules/gr. Ha
= 0.05
Hs
= 0.25
DE TABLAS
•
Asumir un valor de D (coeficiente de difusión) en la ecuación: Con el valor hallado de Kg.
Donde: D
= 0.001
s
= 0.962 gr/m3
=1
rm
= 0.005/2 = 0.0025 m
Kg
= 7.132*104
•
Evaluar D en la ecuación:
Con el valor asumido de D. Donde:
b.
D
= 0.001
= 12.85 h
rm
= 0.005/2 = 0.0025 m
Para Alimentos Líquidos:
•
La velocidad de deshidratación: 101.83 gr de H2O/hora
•
Calcular Kg y h:
Donde: D/d = 101.86 gr de agua/hr Á
= 1.44 cm2 = 1.44*10-4 m2
Ta
= 70ºC
Ts
= 40ºC
Hv = 210 joules/gr.
•
Ha
= 0.05
Hs
= 0.25
DE TABLAS
Asumir un valor de D (coeficiente de difusión) en la ecuación: Con el valor hallado de Kg.
Donde: D
= 0.001
s
= 3.6024 gr/m3
=1
rm
= 0.004/2 = 0.002 m
Kg
= 3.5368*106
•
Evaluar D en la ecuación:
Con el valor asumido de D. Donde: D
= 0.001
= 12.85 h
rm
= 0.00/2 = 0.002 m
CONCLUSIONES: •
Se pudo conocer el proceso de eliminación de H2O de los alimentos líquidos y sólidos.
•
Se diferencio la definición de deshidratación y contenido de humedad en alimentos.
•
En la grafica 1 observamos que los sólidos tienen una humedad crítica y los líquidos no lo tienen.
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En la grafica 2 los alimentos sólidos se deshidratan mas rápido que los alimentos líquidos debido a la mínima cantidad de agua que contiene.
BIBLIOGRAFIA: •
FELLOWS, P.: TECNOLOGÍA DEL PROCESADO DE LOS ALIMENTOS: Principios y prácticas, Acribia, S.A. (1994). •
http://www.directoalpaladar.com/autor/velsid
•
http:/www.monografias.com/trabajo7/alim/alim.shtml
•
http:/www.wikipedia.com/deshidrataciónalimento
