Post on 13-Dec-2015
SECADO POR ASPERSIÓN
Profesor. Martha Patricia Tarazona Díaz. Ing. Ph.D
Programa Ingeniería de Alimentos
Obtención de productos en polvo apartir de materiales líquidos.
SECADO POR ASPERSIÓN
De forma casi instantánea se obtiene unsólido seco utilizando aire caliente comomedio de suministro del calor necesariopara el secado.
T° del aire caliente:150-250°C, t = 5 a 30 s
Proceso por el cual partículas individuales o gotasde un material activo (core) se rodean por unacubierta (shell) para producir capsulas en el rangode micras a milímetros, conocidas comomicrocápsulas.
MICROENCAPSULACIÓN
Cuando las partículas poseen un
tamaño inferior a 1 μm, el producto
resultante del proceso de
encapsulación recibe la denominación
de “nanocápsulas”
Principales encapsulantes:-Carbohidratos (almidón y derivados, maltodextrinas,
jarabes de maíz, sacarosa, ciclodextrina, carboximetilcelulosa, etc).- Gomas (arábiga, mezquite, guar, alguinato de sodio,
carragenina)- Lípidos (ceras, parafinas, grasas, ácido esteárico,
mono y diglicéridos)- Proteínas (gelatina de soya, caseinatos, suero de
leche, gluten).Proporcionan una emulsión estable durante el secado.
ENCAPSULANTES Recubriéndolas con una película de carbohidratos u
otro material polimérico
OBJETIVO DE ENCAPSULAR
• Aumentar el área superficial
• Por ejemplo, con esferas de 100 μmse consiguen áreas de 60 cm2/ml.mientras que con esferas de 1 μm dediámetro se consiguen áreas de 6.000cm2/ml, es decir, 100 veces mayores
MICROCÁPSULAS DE DIFERENTES DIÁMETROS
Producir partículas que controlan eltransporte de masa, siendo la pared de lamicrocápsula la encargada de controlar ladifusión del componente activo.
OBJETIVO DE ENCAPSULAR
APLICACIONES DE LAMICROENCAPSULACIÓN
Mantener la calidad de sustanciasgrasas, aceites, colorantes,saborizantes y aromatizantes.
Proteger los componentesalimenticios como harinas, vitaminas, osales del oxígeno, el agua y la luz.
Estas liberan el material quecontienen durante la preparación de lascomidas o tras la ingestión.
Mejorar el manejo de líquidos paraconvertirlos en polvos libres para quese puedan incorporar en otras comidas.
Atomizar el material (líquido)
En forma de finas gotas, sobre unaCorriente de gas calentado
SECADO POR ASPERSIÓN
Gotas del liquido
Gas a mayor
temperaturaContacto
Evaporaciónagua
Se forma una fina película del material
Cómo se hace la micro encapsulación?
El material de recubrimiento sedisuelve en un disolvente apropiado
En esta disolución se dispersa lasustancia, sólida o líquida, que se va asecar (material activo).
La dispersión, en estado líquido, preparadaen estas condiciones, se introduce en lacámara de secado con aire encontracorriente.
AIRE CALIENTE
Calor necesario para evaporar el disolvente
Se produce la encapsulación
EQUIPO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN
Sistema de alimentación del líquido
Dispositivo de atomización(boquilla de atomización)
Cámara de secado
Sistema colector de producto seco
SISTEMA DE SECADO POR ATOMIZACIÓN
A ESCALA DE LABORATORIO
A ESCALA DE LABORATORIO
ETAPAS DEL PROCESO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN
1. ATOMIZACIÓN
2. MEZCLA DEL AEROSOL –AIRE Y EVAPORACIÓN DE LA HUMEDAD
3. SEPARACIÓN DEL PRODUCTO SECO
1. ATOMIZACIÓN
El tipo de atomizador determina:
La energía requerida para formar el
aerosol.
El tamaño y la distribución de tamaño de las gotas.
La trayectoria y velocidad de las gotas.
El tamaño de la partícula final.
El tamaño de la gota establece lasuperficie de transferencia térmicadisponible y así la velocidad de secado.
1. ATOMIZACIÓN
1.Ruedas giratorias2.Boquillas a presión de un fluido.3.Boquillas a presión de dos fluidos.4.Boquillas a presión de tres fluidos.
TIPOS DE ATOMIZADORES
TIPOS DE ATOMIZADORES
1. Ruedas giratorias
El diámetro delorificio deatomizacióny las revolucionesde la ruedainfluyen en eltamaño de lapartícula resultante
TIPOS DE ATOMIZADORES
2. Boquillas a presión de un fluido
La boquilla a presión de unfluido crea el aerosol comoconsecuencia de presionesque oscilan de 5 a 7 MPa(50-70 bar) y que ejerce ellíquido al pasar a travésdel orificio del boquilla.
Consumo de energía menor que atomizador de rueda.
TIPOS DE ATOMIZADORES
3. Boquillas a presión de dos fluidos
Utiliza una boquillaque trabaja con airecomprimido o vaporpara atomizar ellíquido.
Alto coste del airecomprimido (rangode presiones, 1.5-8bares)
TIPOS DE ATOMIZADORES
4. Boquillas a presión de tres fluidos
A: Material activo oliquido interior.
B: Encapsulante
C: Aire comprimidovía exterior.
ETAPAS DEL PROCESO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN
1. ATOMIZACIÓN
2. MEZCLA DEL AEROSOL –AIRE Y EVAPORACIÓN DE LA HUMEDAD
3. SEPARACIÓN DEL PRODUCTO SECO
2. MEZCLA DEL AEROSOL –AIRE Y EVAPORACIÓN DE LA HUMEDAD
El secado del productoeliminando el disolvente.
El paso de la corriente de aire ypartículas finas al siguientecompartimento para laseparación de las partículassecas.
CONTACTO CON EL AIRE DE SECADO
1. FLUJO CO-CORRIENTE
El material seatomiza en la mismadirección con la queel flujo de airecaliente pasa por elaparato.
CONTACTO CON EL AIRE DE SECADO
1. FLUJO CONTRACORRIENTE
El aire caliente va haciaarriba y el producto caeaumentando mucho sutemperatura yeliminando la humedadresidual.
AIRE CALIENTE
PRODUCTO
ETAPAS DEL PROCESO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN
1. ATOMIZACIÓN
2. MEZCLA DEL AEROSOL –AIRE Y EVAPORACIÓN DE LA HUMEDAD
3. SEPARACIÓN DEL PRODUCTO SECO
3. SEPARACIÓN DEL PRODUCTO SECO
CICLÓN O VENTURAPor fuerza centrífuga
AIRE
CUÁLES SON LAS PRINCIPALES VARIABLES DEL PROCESO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN?
1. Caudal del líquido de entradaregulado por una bomba
2. Caudal de aire de atomizaciónSuministrado por un compresor
3. Temperatura y humedad del aire de entrada al cilindro de atomización
4. Caudal de aire de secado
Cómo afecta las condiciones de secado en las características del producto?
-Humedad final del producto
-Rendimiento de producción
-Temperatura de salida
- Tamaño de partícula
VENTAJAS DEL SECADO POR ATOMIZACIÓN
Control de los parámetros de calidad del producto asícomo especificaciones concretas.
Control de los parámetros de calidad del producto asícomo especificaciones concretas.
Los alimentos sensibles al calor, los productosbiológicos, y los productos farmacéuticos se pueden secara presión atmosférica y a bajas temperaturas.
En general no es flexible. Una unidad diseñadapara la atomización fina puede no poder producirun producto grueso, y viceversa.
Hay una alta inversión inicial comparada aotros tipos de secadores continuos.
DESVENTAJAS
Las ventajas frente a la liofilización son un rendimientomayor, unos tiempos de procesamientos más cortos y sumenor coste.
Permite la producción de grandes cantidades en laoperación continua y con un equipo relativamente simple.
VENTAJAS DEL SECADO POR ATOMIZACIÓN
Produce partículas relativamente uniformes, esféricas.
Puesto que la temperatura de funcionamiento del gaspuede extenderse de 150 a 600 ºC, la eficacia escomparable a la de otros tipos de secadores directos.
Elevado contenido de azúcares como glucosa y fructosay ácidos orgánicos como ácido cítrico, málico ytartárico, lo que les confiere una característicadiferencial a la hora de conseguir que un zumo poreliminación de su contenido en agua se transforme enuna presentación en polvo.
Problemas de pegajosidad.
EJEMPLO SECADO POR ASPERSION EN JUGOS
Las ayudantes de secado más ampliamente utilizadaspara obtener polvos del zumo de fruta son productosde almidón parcialmente hidrolizados.
Estos polímeros de la D-glucosa tienen un saborneutro, color blanco, carecen de olor, son fácilmentedigeridos y son bien tolerados.
EJEMPLO SECADO POR ASPERSION EN JUGOS
Se utilizó jarabe de glucosa DE 29, como ayudante de secado.
Las condiciones óptimas para el secado por atomización fueron las siguientes:
- Contenido del zumo (Brix 1.2)- Contenido de ayudante de secado (peso/volumen del 10%)- El caudal de entrada de líquido (0.72 l/h)- Caudal de corriente del aire de atomización(0.47 m3/h) - Temperatura de secado a la entrada de 160 ºC.
EJEMPLO SECADO POR ASPERSION EN JUGOS
Los resultados de este estudio revelan que el color se conserva durante el proceso de
secado (> 98%).
El color es estable cuando se almacenaba a temperatura ambiente durante un mes.
El rendimiento de secado es del 58%. (Obón et al., 2009).
EJEMPLO SECADO POR ASPERSION EN JUGOS
Para poder ver la aplicación en la industria alimentaria, ver los siguientes videos que nos dan claridad del proceso.
1. https://www.youtube.com/watch?v=3DZr5cOgWEgGalaxie proceso de secado Spray
2. https://www.youtube.com/watch?v=yYTFM_xC0r8ESDT laboratory Spray Dryer
Este es el equipo a nivel de laboratorio, desafortunadamente no podemos hacer esta práctica pues no tenemos equipo.
3. https://www.youtube.com/watch?v=0o4ZCjHnaRwSpray Dryer animation
4. https://www.youtube.com/watch?v=T2-tyUFzAukProceso planta de leche en polvo