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SECADO DE SÓLIDOS


DEFINICIÓN


El secado consiste en la separación de la humedad de los sólidos por una corriente de aire.El porcentaje de humedad debe estar entre un rango de 65 al 70%. Un ejemplo de secado es para la conservación de alimentos, extrayendo agua para inhibir la proliferación de microorganismos.

Es una operación unitaria que implica transferencia simultánea de masa y energía.
  • Transferencia de calor: el aire se calienta y transmite su calor a un solido.
  • Transferencia de materia: las presiones de vapor del agua del sólido es mayor que en el aire, y para alcanzar el equilibrio este último se lleva la materia.

alimento

agente de separación

productos

principios de separación

ejemplo

sólido húmedo

calor

sólido seco + vapor

evaporación

secado de madera



Proceso de eliminación de sustancias volátiles para producir un producto sólido seco; la humedad se presenta como una solución líquida dentro del sólido, es decir, en la micro-estructura del mismo. Cuando un sólido húmedo es sometido a secado térmico, dos procesos ocurrirán simultáneamente:
  • Habrá transferencia de energía de los alrededores para evaporar la humedad de la superficie
  • Habrá transferencia de la humedad interna hacia la superficie del sólido

Constituye uno de los métodos que permite separar un líquido de un sólido; el secado es la separación de la humedad de los sólidos (o de los líquidos) por evaporación en una corriente gaseosa.
En el proceso de secado no hay cambio de fase, ya que no hay necesidad de que el solvente llegue al punto de ebullición.

La fase previa a todo secado es la eliminación mecánica del agua mediante la utilización de filtros prensa o centrífugas, reduciéndose después por vía térmica la humedad que quede. Esta fase es propiamente la operación de secado.

La velocidad a la cual el secado es realizado está determinado por la velocidad a la cual los dos procesos de transferencia se llevan a cabo. La transferencia de energía, en forma de calor, de los alrededores hacia el sólido húmedo puede ocurrir como resultado de convección, conducción y/o radiación y en algunos casos se puede presentar una combinación de estos efectos.

Cuando se estudia la velocidad de secado de un sólido en condiciones constantes (temperatura, humedad ambiental y velocidad del aire) y se representa en función de la humedad libre del sólido (determinada por pesada), se puede apreciar un periodo de velocidad constante y un periodo de velocidad decreciente.

En esta operación se somete el producto húmedo a la acción de una corriente de aire caliente y seco, evaporándose el líquido con el consiguiente aumento de la humedad del aire.

En la operación de secado, se debe producir la eliminación del agua manteniendo las características del producto tales como sabor, olor y consistencia. La temperatura y humedad del aire serán controladas por dispositivos diseñados al efecto para que el proceso transcurra en las condiciones establecidas.

La velocidad de secado se controla con los siguientes equipos:

  • Control de entrada: Filtro, válvula reductora de presión, secador de aire (opcional) y by-pass regulado por una válvula solenoide.
  • Higrómetro: Con él se humidifica el aire si es necesario.
  • Servomotor: Controla la apertura y cierre de las válvulas de entrada de aire seco y salida de aire húmedo.
  • Termostato: Controla la temperatura del aire a su entrada al secadero.
  • Válvula neumática: Regula la entrada del flujo de agua caliente al sistema de calefacción del secadero.

La diferencia de concentración de humedades entre el sólido y el aire da el gradiente de secado en base a la presión de vapor del agua contenido en el sólido y el aire, respectivamente.

Secar un sólido es reducir su contenido en agua, o en general, de cualquier otro líquido. El secado es muchas veces la operación final de un proceso, dejando el producto sólido listo para su envasado.

La fase previa a todo secado es la eliminación mecánica de agua mediante filtros-prensa o centrífugas, reduciéndo después por vía térmica la humedad que quede. Esta última fase es propiamente la operación de secado.

El secado puede realizarse de forma "tradicional", en cuyo caso las temperaturas no sobrepasan los 58-60°C o con elevadas temperaturas que oscilan entre los 90-100°C incluso algo menores.
Al secar un sólido en el seno de una masa de aire tiene lugar simultáneamente transferencia de materia y transmisión de calor. El agua contenida en el sólido se desplaza hacia la interfase y posteriormente al seno del gas. El gradiente de temperatura entre el aire y el sólido provoca la transmisión de calor. Los fenómenos que suceden son:

Transferencia de materia a través del sólido. Se produce por capilaridad (altos niveles de humedad) y difusión (bajos niveles de humedad).

Transferencia de vapor de agua desde la interfase sólido-gas al seno del gas. Se produce por transporte turbulento.

Transferencia de calor desde el seno del gas a la interfase. Se produce por conducción, convección o radiación.

Transferencia de calor desde la interfase al seno del sólido. Sólo puede tener lugar por conducción

Ejemplo

La humedad constituye el factor que más influencia ejerce sobre el uso adecuado de la madera y sus productos derivados,el contenido de humedad de la madera se define como el cociente entre la masa del agua presente y la masa anhidra de la madera expresado en tanto por ciento.
H(%)= P1 - P2 * 100

P2

P1:peso de la muestra
P2:peso de la muestra anhidra
DIFERENCIAS ENTRE EL SECADO Y LA EVAPORACIÓN.
SECADO
EVAPORACIÓN
Sólidos.
No existe ebullición.
Soluciones con solutos no volátiles.
Existe ebullición.


VARIABLES




Temperatura: acelera la eliminación de humedad

  1. Temperatura de bulbo seco.
  2. Temperatura superficial.
  3. Temperatura de bulbo húmedo.

Humedad Relativa del Aire: razón de la presión de vapor de agua presente con respecto a la presión de saturación a esa temperatura.

%XR= 100 (PA / PAS) ;

PA = Presión parcial del vap.
PAS = Presión del vap. de agua


Equilibrio en el contenido de humedad: es el equilibrio establecido entre la humedad y el vapor contenido en el agente de secado.

Velocidad del aire: rapidez de transmisión de energía requerida para calentar el agua contenida en el material para facilitar su eliminación y transportar la humedad saliente.

Estructura del sólido:
a) sólidos granulares o cristalinos; roca

A.pnga) Arena


b) sólidos amorfos, fibrosos o en forma de gel; detergentes, gomas, cereales, etc.

B.png b) Almidón


Movimiento de la humedad:

a) sólidos granulares o cristalinos: el movimiento del liquido dentro del sólido se origina en una fuerza neta debida a las diferencias de carga hidrostática y en los efectos de tensión superficial.


b) sólidos amorfos, fibrosos o en forma de gel: el movimiento de la humedad se da hacia la superficie por difusión molecular.



CURVAS DE SECADO



El comportamiento de los sólidos en el secado es medido como la perdida de humedad en función del tiempo.

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CURVAS.png



Etapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del sólido normalmente de poca duración en la cual la evaporación no
es significativa por su intensidad ni por su cantidad.

Etapa B-C: Es el llamado primer período de secado o período de velocidad de secado constante; donde se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones externas. En este período el sólido tiene un comportamiento no higroscópico

Etapa C-D: Es el segundo período de secado o período de velocidad de secado decreciente; donde se evapora la humedad ligada del material y predominan las condiciones internas o las características internas y externas simultáneamente.

Etapa D-E: En esta etapa la evaporación ocurre desde el interior del sólido y ocurre hasta que no existe secado adicional.





CONDICIONES EXTERNAS DE SECADO



La eliminación de agua en forma de vapor de la superficie del materia, , depende de las condiciones externas tales como: temperatura, humedad y flujo del aire, área de la superfice expuesta y presión. Estas condiciones son importantes durante la etapas iniciales de secado cuando la humedad de la superficie esta siendo removida.





CONDICIONES INTERNAS


El movimiento de humedad dentro del sólido, es una función de la naturaleza física al interior del sólido, la temperatura y su contenido de humedad. En la operación de secado cualquiera de estos procesos puede ser el que determine la velocidad de secado.

A partir de la transferencia de calor hacia un sólido húmedo, un gradiente de temperatura se desarrolla dentro del sólido mientras la evaporación de la humedad ocurre en la superfice. La evaporación produce una migración de humedad desde adentro del sólido hacia la superficie, la cual ocurre a través de uno o mas mecanismos, normalmente, difusión, flujo capilar, presión interna causada por el encogimiento durante el secado.


CLASIFICACIÓN DE LA OPERACIÓN DE SECADO

El secado puede ser:

  • Directo (Aire)
    • Continuo
    • Discontinuo
  • Indirecto (fuente térmica)

De modo general se pueden clasificar las operaciones de secado en continuas y discontinuas. En las operaciones continuas pasan continuamente a través del equipo tanto la sustancia a secar como el gas. La operación discontinua en la práctica se refiere generalmente a un proceso semicontinuo, en el que se expone una cierta cantidad de sustancia a secar a una corriente de gas que fluye continuamente en la que se evapora la humedad (Treybal, 1965).

En el gráfico podemos observar varios términos que describiremos a continuación:
  • Humedad Límite es conocida también como humedad ligada o humedad interna, en la cual la velocidad de secado no es constante.
  • Humedad No Límite conocida también como humedad desligada o humedad superficial, en la cual la velocidad de secado es constante, por lo cual será el fenómeno que se de mucho más rápido en el proceso de secado.


Figura 1.- Tipo de Humedales
Figura 1.- Tipo de Humedales


Los equipos utilizados para secar se pueden clasificar también de acuerdo a cualquiera de estas categorías:
  1. Métodos de operación: Continuos ó Discontinuos.
  2. Métodos de propiciar el calor necesario para la evaporación de la humedad: En secaderos directos e indirectos.
  3. Naturaleza de la sustancia a secar: Puede ser la sustancia un sólido rígido como la madera, un material flexible como el papel o la tela, un sólido granular tal como la masa de cristales, una pasta espesa o delgada o una solución. Es probable que la forma física de la sustancia y los distintos métodos de manipulación empleados, ejerzan la influencia más grande en el tipo de secadero a utilizar.


Componentes de un secador
La configuración básica de un secador consiste de un sistema que genera aire caliente; el cual puede estar compuesto de un ventilador y de una serie de hilo de resistencias eléctricas de Nicrom (Niquel - Cromo) para generar calor, también debe contar con un colector y un alimentador.

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Generador de aire: los secadores de aire deben de contar con un sistema que permita la entrada de aire a diferentes velociades de flujo, por eso se utilizan ventiladores o motores que se utilizan en los sistemas de refrigeración y también extractores de aire los cuales son polarizados de manera inversa para trabajar como generadores de aire.

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Calefactor: En calefactores directos el aire es calentado cuando se combina con gases de combustión de escape.En calefactores indirectos el aire o producto es calentado a través de placas de resistencias eléctricas.El costo de los calentadores directos es mas bajo que los indirectos, pero algunos productos se llegan a dañar o contaminar debido a los gases.

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Alimentador: los alimentadores o "feeders" más comunes utilizados en los secadores para sólidos húmedos son los transportadores de tornillo, mesas rotantes y bandejas vibratorias.
En algunos casos se tienen que utilizar alimentadores especiales en secadores de cama ancha para asegurar la expansión uniforme del alimento.

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Otros componentes: algunos componentes utilizados en los secadores para verificar el estado dentro del mismo son:

  • termómetros de mercurio
  • medidores de presión y humedad
  • básculas

Por lo general los secadores que se utilizan en los laboratorios de investigación cuentan con todos estos elementos con el propósito de hacer pruebas y de monitorear el comportamiento del secador.


TIPOS DE SECADEROS

Los secadores se clasifican según Felder en:
  1. El método de transmisión de calor a los sólidos húmedos

• Secadores directos o adiabático.

• Secadores indirectos no adiabático.

• Secadores diversos o mixtos.

  1. las características de manejo y las propiedades físicas del material mojado

• Secadores discontinuos o por lote.

• Secadores continuos.

• Secadores para sólidos granulares o rígidos y pastas semisólidas.

• Secadores que pueden aceptar alimentaciones líquidas o suspensiones.
De acuerdo a la clasificación de la operación de secado encontramos los siguientes equipos (Treybal,1965):

- Secaderos de calentamiento directo: Con flujo de aire:

a) Equipos discontinuos: el aire entra por lotes y el sólido no se mueve.
  • Secaderos de bandejas con corriente de aire: son hornos con diferentes niveles de bandejas, el secado se produce por la circulación de aire caliente sobre bandejas contienen material húmedo, se diseñan en función de la cantidad de sólido que se quiera secar.

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  • Secaderos de lecho fluidizada: El que fluidiza se suspende, no se transporta.La suspensión, introducida por medio de la tobera de pulverización en la cámara de producto, da lugar a la formación de las partículas fluidizadas hasta que se vuelven a caer en el lecho fluidificado debido a su peso.



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b) Equipos continuos: no cesa el flujo de aire.
  • Secaderos de túnel: Consiste en un túnel que puede tener hasta un poco mas de 20 m de longitud con una sección transversal rectangular de, mas o menos, hasta 2 por 2 m.



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  • Secadores sprays o por atomización: El secado por atomización es una operación básica especialmente indicada para el secado de disoluciones y suspensiones.


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  • Secadores rotatorios: Consiste en una coraza cilíndrica sostenida sobre engranes, de manera que pueda girar sobre su propio eje. Tiene una tubería que impulsa a los sólidos alimentados para que fluyan hasta la salida del secador al mismo tiempo que los remueve para lograr un mejor secado de los mismos. El secador rotatorio constituye una de las formas más ampliamente utilizadas para el secado, de una amplia gama de materiales, a nivel industrial, en forma rápida y con bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades. En este tipo de secador, el material húmedo es continuamente elevado por la rotación del secador, dejándolo caer a través de una corriente de aire caliente que circula a lo largo de la carcasa del secador. El flujo de aire puede ser tanto en paralelo como en contracorriente.


rotatorio.png

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  • Secaderos horizontales: Se utiliza para productos que no pueden verse sometidos a fuertes incrementos de temperatura y que no pueden desmenuzarse ni trocearse, ni recibir una manipulación violenta. Consisten en un arrastrador metálico encerrado en un túnel por el que se introduce el fluido térmico de secado.

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  • Secadero de flujo transversal: La corriente de aire caliente fluye desde los costados del túnel. Los hay que proveen calor desde un solo lateral, no son los mas convenientes, y los que suministran calor desde ambos lados del túnel y a lo largo del recorrido.

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  • Secaderos ciclónicos.
  • Secaderos neumáticos.
  • Secaderos de tipo turbina.
  • Secaderos de cama chorreada.
  • Secaderos de cama vibratoria.
  • Secadero de cama fluidizada.



¿Por qué se trabaja en contracorriente?

Desde el punto de vista de transferencia de movimiento, se trabaja en contracorriente por la capa límite (moléculas del fluido se mueven).

- Secaderos de calentamiento indirecto: Una fuente externa (térmica) proporciona el calor
a) Equipos discontinuos.
  • Secadores de bandejas al vacío: Secado por lotes, funciona de manera similar al secador de bandejas.
    Formado por un gabinete de hierro con herméticas, para trabajar al vacío y de anaqueles dónde se colocan las bandejas con los materiales húmedos. Estos secadores pueden ser utilizado s para secar materias termolábiles, como lo son algunos materiales biológicos y en ocasiones los farmacéuticos,. La conducción de calor en este tipo de secadores es por radiación desde las paredes metálicas del secador. La humedad extraída del material es recogida por un condensador dispuesto en el interior.
El método de secado de vacío se basa en aplicar condiciones de presión que hagan incrementar la velocidad de circulación del agua (coeficiente de difusión mayor), disminuyendo por otro lado la temperatura de ebullición del agua.


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  • Secaderos por congelación: Es un lento proceso por lotes utilizado en la industria farmacéutica y bioquímica para extraer producto seco de una solución acuosa. Normalmente, se coloca el producto en pequeños frascos en los estantes de una cámara de vacío, que primero se congela y después se evacúa. Después, los estantes se calientan muy lentamente hasta evaporar el líquido, mientras que la cámara se evacúa continuamente mediante un condensador en frío.

Diagrama de secado por congelación
Diagrama de secado por congelación

  • Secaderos de bandejas a presión atmosférica.

b) Equipos continuos.
  • Secadores de tambor rotatorio: Consta de un tambor de metal calentado, en las paredes se evapora el líquido, mientras una cuchilla metálica, raspa lentamente el sólido, para que descienda por el tambor, hasta la salida. Este tipo de secadores son típicos del trabajo con pastas, suspensiones, y soluciones. El tambor resulta como un híbrido entre un secador y un evaporador..
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  • Secaderos con circulación a través del lecho.


Figura 3.- Secados en equipos tipo Nauta
Figura 3.- Secados en equipos tipo Nauta



SECADOR SOLAR


Un secador solar es un equipo que utiliza la radiación solar como fuente de energía para disminuir la humedad del producto o material a secar. Los secadores, al igual que los calentadores solares, utilizan el efecto invernadero como trampa de calor.

En la mayoría de los secadores la transferencia de calor es por conducción, convección y radiación combinadas .

Modo de calentamiento............... Directo
Circulación de aire...........…....... Convección nat.
Forma de operación................... En tanda
Capacidad de producción............ Pequeña


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Modo de calentamiento..............Indirecto
Circulación de aire...........….......Convección nat.o forzada.
Forma de operación....................En tanda
Capacidad de producción..........Pequeña



SOLAR2.png




Modo de calentamiento............Mixto o indirecto
Circulación de aire...............Convección forzada
Forma de operación.....................En tanda
Capacidad de producción..............Mediana

SOLAR3.png



SOL4.png

SOL5.png






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LIMITACIONES

  • La sensibilidad térmica del material fija la temperatura máxima a la cual la sustancia puede ser expuesta durante el secado.
  • Baja Eficiencia con productos que absorben poco la radiación solar.




SECADO DEL PET


El PET es un materia prima plástica derivada del petróleo, correspondiendo su fórmula a la de un poliéster aromático.
Su denominación técnica es Polietilén Tereftalato o Politereftalato de etileno.

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Propiedades del PET


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El gránulo de PET absorbe humedad del medio ambiente. Dependiendo de las condiciones de almacenado, este valor puede ser tan alto como un 0,6% en peso pero, en la práctica, el polímero no absorbe niveles de humedad mayores a 0,2%.

En el caso del PET, la humedad contenida no sólo se encuentra en la superficie sino también absorbida por el grano al introducirse en el interior de éste por difusión.

Debido a esta penetración de humedad, se requiere un tiempo relativamente largo de secado a temperaturas elevadas.

A temperaturas superiores al punto de fusión, el agua presente en el PET hidroliza rápidamente el polímero reduciendo el peso molecular y variando sus propiedades.

Una de las condiciones necesarias para fabricar un buen producto de PET es reducir el contenido de humedad a menos de 0,004% (40 ppm) antes de procesar el material.

En la práctica las mejores condiciones de secado se alcanzan entre 165ºC y 170ºC de temperatura y tiempo de residencia entre 4 y 6 horas .


USOS DEL SECADO

  • El secado se utiliza ampliamente en la tecnología química y es muy común que sea la última operación en la producción precedente a la salida del producto resultante.
  • La operación de secado es ampliamente utilizada en la industria química, a pesar de ser más económico la eliminación de humedad por métodos mecánicos que por métodos térmicos.
  • En gran parte la práctica del secado es más un arte que una ciencia, si bien explicable por los medios científicos.

  • APLICACIONES DEL SECADO

  • Procesos de granulación húmeda (elaboración de cápsulas, polvos o tabletas).
  • Producción de algunos materiales (hidróxido de aluminio, lactosa seca y extractos en polvo).
  • Reducción del volumen y peso de los materiales (disminución del costo por transporte y almacenamiento).
  • Conservación y estabilidad de productos animales y vegetales para disminuir el crecimiento de hongos y bacterias.
  • Volver a un producto mas estable (polvos higroscópicos, sales efervescentes, aspirina, penicilinas y ácido ascórbico). Una vez eliminada el agua, el producto se mantiene a bajos niveles de humedad con ayuda de agentes desecantes o por impermeabilidad del empaque.


SECADO EN LA INDUSTRIA
.............................................
SECADO EN SPRAY

El producto líquido que se encuentra en el tanque fluye hacia la bomba dosificadora a través de la válvula y filtro, aquí es impulsado por la cañería hasta el atomizador donde es pulverizado por el disco. En este punto se encuentra con el aire y es aquí, en la cámara, donde se produce el secado, luego este producto seco mezclado con el aire de salida se dirige a través del conducto hasta el ciclón que separa el aire del polvo, este último sale mediante la válvula rotativa para su empaque. El aire que realiza el secado es calentado mediante el horno y forzado a través de toda la instalación por el ventilador que lo impulsa hacia la atmósfera. En algunos casos se utilizan toberas en lugar de disco atomizador.
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SECADO POR ATOMIZACIÓN
Los procesos de secado por atomización pueden ser diseñados con patrones de flujo de aire en co-corriente, a contra corriente o combinados. La alimentación es atomizada ya bien mediante tobera de presión, tobera de dos fluidos o atomizador rotatorio. El tipo de alimentación varía entre coladas, soluciones y lechadas. La cámara de secado es diseñada para garantizar el flujo de aire necesario y el tiempo de estancia del producto, viendo cómo estos aspectos difieren de producto a producto.
El aire de escape puede ser diseñado con limpieza en los ciclones, filtros de sacos y depuradores. En algunos casos, los filtros de los sacos pueden ser instalados en la parte superior de la cámara de secado y por consiguiente minimizar el consumo en el área de planta y la necesidad de un sistema externo de recuperación de finos.
patrones_flujo_secado_atomizacion.jpg

Secado por Lotes
El calor de desecación se transfiere al sólido húmedo a través de una paredderetención. El líquido vaporizado se separa independientemente del medio decalentamiento. La velocidad de desecación depende del contacto que se establezca entre el material mojado y las superficies calientes. Los secadores indirectos se llaman también secadores por conducción o de contacto.
Secadores I-Continuos: la desecación se efectúa haciendo pasar el material de manera continua por el secador, y poniéndolo en contacto con las superficies calientes.
Secadores I-Por lotes: en general los secadores indirectos por lotes se adaptanmuy bien a operaciones al vacío. Se subdividen en tipos agitados y noagitados.

Secado Continuo

La transferencia de calor para la desecación se logra por contacto directo entre los sólidos húmedos y los gases calientes. El líquido vaporizado se arrastra con el medio de desecación; es decir, con los gases calientes. Los secadores directos se llaman también secadores por convección.


Secadores D-Continuos: la operación es continua sin interrupciones, en tanto se suministre la alimentación húmeda. Es evidente que cualquier secador continuo puede funcionar en forma intermitente o por lotes, si así se desea.


Secadores D-Por lotes: se diseñan para operar con un tamaño específico de lote de alimentación húmeda, para ciclos de tiempo dado. En los secadores por lote las condiciones de contenido de humedad y temperatura varíancontinuamente en cualquier punto del equipo

APLICACIONES DE ACTIVIDAD DE AGUA LIGADA Y DESLIGADA PROCESO DE SECADO (DESHIDRATACIÓN) PARA EVITAR PROLIFERACIÓN MICROORGANISMOS EN ALIMENTOS

La actividad del agua describe la continuidad de estados de energía del agua en un sistema. El agua en un producto está "ligada" por fuerzas de variada intensidad, lo cual es muestra de la continuidad de estados de energía más que de una ligadura o enlace estático. La actividad del agua es definida algunas veces como agua "libre" o "disponible" en un sistema. Sin embargo, aunque estos términos son más fáciles de conceptualizar, no definen adecuadamente todos los aspectos del concepto de actividad del agua. Los instrumentos de medición de la "aw", por ejemplo, miden la cantidad de agua libre. veces llamada agua "activa" o "no ligada") presente en la muestra.
El agua está ligada por enlaces de hidrógeno, enlaces ión-dipolo y otros enlaces químicos fuertes.
Muchos procesos de preservación, como la concentración y la deshidratación, buscan eliminar el deterioro disminuyendo la disponibilidad de agua (aw) a los microorganismos. Reduciendo la cantidad de agua libre (o no ligada), también se minimizan otros cambios químicos indeseables que ocurren durante el almacenaje de los productos.
La deshidratación o la liofilización trabajan sólo por disminución de la aw. Otro método involucra la ligadura del agua libre por la adición de solutos, usualmente azúcares o cloruro de sodio. Esto crea un desbalance en la presión osmótica, con lo cual se extrae agua de las células y tejidos.

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HUMEDAD

Se denomina humedad a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad. La humedad relativa es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura, por ejemplo, una humedad relativa del 70% quiere decir que de la totalidad de vapor de agua (el 100%) que podría contener el aire a esta temperatura, solo tiene el 70%.
Existen dos maneras de determinar la humedad:

  • Contenido de humedad en base seca: x

x = kg. humedad / kg. sólido seco

  • Contenido de humedad, base húmeda:

kg. humedad / kg. sólido húmedo = kg. humedad / (kg. humedad + kg. sólido seco)

Por ejemplo:

1. Estimar la el porcentaje de humedad en base seca si se tiene 85% de humedad en base humeda en un sólido (base de trabajo=100 kg)

x = kg. humedad / kg. sólido seco= 85 / 15 = 5,66 * 100 = 566%

2. Estimar el porcentaje de humedad en base humeda si se tiene 244% de humedad en base seca (base de trabajo=100 kg)

kg. humedad / kg. sólido húmedo = kg. humedad / (kg. humedad + kg. sólido seco) = 244 / (244 + 100) = 0,70 * 100 = 74%

La humedad que se determina en el laboratorio es el porcentaje de humedad en base húmeda.

Además, hay varios modos de estimar la cantidad de vapor en el aire del ambiente, cada una de ellas con aplicación en una ciencia o técnica específica. Se detallan en:

Presión de vapor
La presión de vapor o 'tensión de vapor' es uno de los modos de estimar la cantidad de fuerza que genera una cantidad de vapor de agua contenida en el aire sobre una superficie determinada . Se expresa como una presión, en pascales (Pa o KPa o mmHg).



Humedades:


humedades.jpg


Pv sólido> Pv atm : Evaporación y secado
Pv sólido < Pv atm : El sólido adquiere humedad
Pv sólido = Pv atm : Condiciones de equilibrio


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Humedad de Equilibrio.

Aquella en la que la humedad del sólido es igual a la humedad del aire, es decir, la presión de vapor del agua en el sólido es igual a la presión de vapor del aire.Cuando la humedad del sólido es superior a la humedad de equilibrio, el sólido se seca, mientras que cuando la humedad del sólido es menor a la humedad de equilibrio, el sólido absorbe agua del aire hasta llegar al equilibrio.

Así, tenemos dos tipos de sólidos:
  • Sólido húmedo: en el que la presión de vapor de agua del sólido es igual a la tensión vapor del agua, es decir en el que la presión de vapor del agua es igual a la presión de vapor del aire.
  • Higroscópico: es aquel que ha sido secado por debajo de las condiciones de equilibrio. La presión de vapor del agua del sólido es menor que la tensión de vapor del agua, es decir que la presión de vapor del agua es menor que la presión de vapor del aire.

Humedad libre
La diferencia entre la humedad del sólido y la humedad de equilibrio con el aire a condiciones dadas se denomina humedad libre.
Es la humedad del sólido que está en exceso con relación a la humedad de equilibrio. Es ésta la humedad que se puede evaporar y depende de la concentración de vapor en la corriente gaseosa.

Humedad absoluta
Se llama humedad absoluta a la cantidad de vapor de agua (generalmente medida en gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros cúbicos).

Humedad específica
La humedad específica es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire húmedo (g/kg)
Razón de mezcla
La razón de mezcla o relación de mezcla, es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire seco (g/kg). En la práctica es muy semejante a la humedad específica, pero en ciertas aplicaciones científicas es muy importante la distinción.
Humedad relativa
La humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar la humedad ambiental. Se expresa en tanto por ciento.
 RH = {p_{(H_2O)} over p^*_{(H_2O)}} times 100%
RH = {p_{(H_2O)} over p^*_{(H_2O)}} times 100%
Donde
  • Es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire;
  • Es la presión de saturación de vapor de agua a la temperatura en la mezcla de aire; y
  • Es la humedad relativa de la mezcla de aire que se está considerando.


La importancia de esta manera de expresar la humedad ambiente estriba en que refleja muy adecuadamente la capacidad del aire de admitir más o menos vapor de agua, lo que, en términos de comodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de evaporar la transpiración, importante regulador de la temperatura del cuerpo humano.
Humedad Ligada

  • Es aquella humedad que se encuentra en el interior del sólido, por lo tanto la velocidad de secado no es constante y es difícil de eliminar, pues debe viajar desde el interior hacia la superficie para que se evapore.

  • Es el valor de la humedad de equilibrio del sólido en contacto con aire saturado; o bien la humedad mínima del sólido necesaria para que éste deje de comportarse como higroscópico

Humedad Desligada

  • Es aquella humedad que se encuentra en el exterior y es fácil de eliminar. La velocidad de secado es constante.
  • Es la diferencia entre la humedad del sólido y la humedad ligada; o bien la humedad libre del sólido en contacto con aire saturado. Si el sólido tiene humedad desligada se comportará como húmedo.


Nota: Cuando la Presión de vapor del agua en el sólido es igual a la presión de vapor de agua en la atmósfera existirá una Húmedad en Equilibrio. Bajo esta cantidad de húmedad el sólido se deshidrata, estos sólidos son denominados Higroscópicos.

A continuación se adjunta un archivo donde se explica el proceso en mención:




Cinética de Secado:
Se define la velocidad de secado por pérdida de humedad del sólido húmedo en la unidad de tiempo (-dX/dt) a condiciones constantes.



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Donde:

W: velocidad de secado
A: área de la superficie expuesta
S: peso del sólido seco


APLICACIONES:

Aplicación suele llamarse a la utilización de un método para una determinada actividad o función, en rigor de la necesidad que inspire el motor de este proyecto.

En nuestro caso, las aplicaciones mas previstas en cuanto al secado de vaporización térmica, son:

• En la industria química, como realización de productos farmacéuticos

• En la industria de alimentos

• En la industria de celulosa

• En la industria agropecuaria, como el secado de cereales

• En el tratamiento de lodos

• En la industria forestal, como el secado de madera, etc.


TECNOLOGÍA DE SECADO PARA HORTALIZAS, AROMÁTICAS Y MEDICINALES.





























DESHIDRATACIÓNSOLAR DE ALIMENTOS
La deshidratación es una de las técnicas más antiguas utilizadas para la conservación de alimentos. El secado al sol de frutas, vegetales, carnes y pescados ha sido ampliamente utilizado desde los albores de la Humanidad proporcionando al hombre una posibilidad de subsistencia en épocas de carencia. Hoy en día la industria de alimentos deshidratados constituye un sector muy importante dentro de la industria de alimentaria extendido por todo el mundo. El tamaño de las instalaciones varía desde simples secadores solares hasta grandes y sofisticadas instalaciones de secado. En el mercado puede encontrarse una amplia variedad de productos deshidratados o formulados a partir de ingredientes deshidratados como es el caso de las salsas y sopas de pollo.
Se entiende por deshidratación a la operación mediante la cual se elimina total o parcialmente el agua de la sustancia que la contiene.
La mayoría de productos agroalimentarios son sólidos por lo que se define mejor la deshidratación como la operación básica por la que el agua que contiene un sólido o una disolución se transfiere a la fase fluida que lo rodea debido a los gradientes de actividades de agua (aw) entre ambas fases.

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Esquema en la fase alimento fluido

Deshidratador solar casero para alimentos































SECADO DE MADERA



PRESENTACION DE SECADO


PDF SOBRE SECADO:




Secado



BIBLIOGRAFÍA:
  • Sánchez, M. et al, 2003. Procesos de Elaboración de Alimentos y Bebidas. Mundi-Prensa, 2003. Págs. 504-506.
Constituye uno de los métodos que permite separar un líquido de un sólido
  • Operaciones básicas de Ingeniería Química, McCabe Warren L., Smith Julian C. y Harriot Peter. Ed McGraw-Hill. 4ª edición.1991.
  • El Secado de sólidos en la Industria Química, Nonhebel G., Moss A.A.H., Ed Reverté S.A., 1ª edición ,1979.
  • Handbook of separation techniques for Chemicals Engineers, Schweitzer Philip A. Ed. McGraw-Hill, 1979.
  • Operaciones de Transferencia de Masa, Treybal Robert E., Ed. McGraw-Hill, 2ª edición, 1980.—Humedad libre (X- X*)
  • http://xml.cie.unam.mx/xml/sgtv/AFM/Secado-Fac-Quimica-UNAM.pdf


Es la humedad del sólido que está en exceso con relación a la humedad de equilibrio. Es ésta la humedad que se puede evaporar y depende de la concentración de vapor en la corriente gaseosa.
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Consiste en una coraza cilíndrica sostenida sobre engranes, de manera que pueda girar sobre su propio eje. Tiene una tubería que impulsa a los sólidos alimentados para que fluyan hasta la salida del secador al mismo tiempo que los remueve para lograr un mejor secado de los mismos.

el aire entra a la camara de secado donde es calentado, posteriormente
entra en contacto con los solidos y los arrastrara hasta el colector ciclonico.
Debido a la evaporacion del agua en el solido, la temperatura del aire se ve
disminuida a lo largo del recorrido.