secado y liofilización

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA

SECADO Y LIOFILIZACIÓNAmbos son métodos de conservación que poseen ciertas características que benefician a ciertos alimentos para obtener un alimento de calidad y tener a un costo beneficioso

Jeanneth Hernandez

SECADO Y LIOFILIZACIÓN

La liofilización es un proceso utilizado para la conservación mediante la sublimación utilizado con el fin de reducir las pérdidas de los componentes volátiles o termosensibles, es más fiable en procesos de conservación para productos biológicos más que la congelación y la deshidratación. Sin conservantes o productos químicos, es el proceso más adecuado para para preservar las células, enzimas, vacunas, virus, carnes, peces y alimentos en general. En este proceso no se ven alterados en sus propiedades y se rehidratan fácilmente.

La liofilización no altera la estructura fisicoquímica del material pero permite su conserva indefinida sin cadena de frío, con menos del 15% de humedad y alta estabilidad microbiológica. A diferencia de lo que ocurre en el secado por calor, con la liofilización en el alimento el encogimiento es mínimo, el aspecto, la textura, el sabor y la aroma no se pierde, se intensifica y se mantienen las características nutricionales. Es ideal para productos que no deban calentarse ni siquiera a temperaturas moderadas

Para un investigador liofilizar es extraer el 95% de agua, mientras que para un comerciante significa llevar diez veces más mercancía, pero sin unidad frigorífica; stocks de frutas y hortalizas sin gastos de conservación y valor agregado local aproximadamente 1200% más.

Aplicaciones

La liofilización da lugar a productos alimenticios de más alta calidad que por cualquier método de secado, el factor principal es la rigidez estructural que se preserva en la sustancia congelada cuando se verifica la sublimación. Al añadir agua posteriormente, el producto rehidratado retiene la mayor parte de su estructura original. La liofilización de materiales biológicos y alimenticios tiene la ventaja de que conserva su sabor y aroma. Las temperaturas bajas que se emplean reducen al mínimo las reacciones de degradación que casi siempre ocurren en los procesos comunes de secado. Sin embargo el secado por congelación es una forma de deshidratación de alimentos bastantes costosas.

PROCESO DE LA LIOFILIZACIÓN

El primer paso del proceso de liofilización debe ser el establecimiento de una formulación o un producto reproducible, es decir, en la cual exista un control cuidadoso sobre la composición química y las concentraciones de los constituyentes activos e inactivos. El punto clave en la preparación de un producto a liofilizar es la reproductibilidad. Un producto liofilizado reproducible debe comenzar con una formulación reproducible o una composición conocida.

La naturaleza, tiempo y gasto del proceso de liofilización son directamente dependientes de la naturaleza química y física del producto, su impacto sobre el proceso de secado y sobre la naturaleza del producto final no es frecuentemente bien entendido. La disminución del costo de la liofilización es un paso inmediato que se lograra mediante. La disminución de los costos de la liofilización es un paso inmediato que se lograra mediante una reducción de la temperatura en la operación, para entender este objetivo la compresión profunda de la transferencia del calor y masa del proceso es probablemente una condición sin igual.

Para lo cual debemos tener conocimientos de vital importancia como son:

La composición o formulación del producto es conveniente conocer el o los ingredientes activos y los constituyentes del producto, para analizar los límites de

concentración y propiedades tales como color, conductividad, índice de refracción, turbidez, etc.

El agua contenida en el producto ya que se van a formar cristales de hielo durante la congelación, el súper enfriamiento, el grado de cristalización y la conductividad de hielo.

Y con respectos a los cambios de fase se debe determinar qué tan homogéneo o heterogéneo son sus componentes y cuáles son las variables de estados intensivas a más del análisis térmico, análisis térmico diferencial y análisis electrotérmico.

Con este proceso se puede comenzar el proceso del estudio y profundización de conocimientos a cerca de liofilización con mayor éxito, además en lo relacionado al proceso es importante definir

El tipo de congelación empleada La tecnología apropiada Las características del equipo, así como sus limitaciones

Las características texturales y otras propiedades del producto a obtener

La liofilización involucra pasos como son la

Congelación a bajas temperaturas Secado por sublimación del hielo ( del solvente congelado) del producto congelado

generalmente a muy baja presión, generalmente se estudian en dos etapas, a saber etapa primaria de y secundaria de secado

Almacenamiento del producto seco en condiciones controladas

En la liofilización el material original está constituido por un núcleo central de material congelado. A medida que el hielo se sublima, el plano de sublimación, que se inicia en la superficie exterior, penetra al interior dejando atrás una corteza porosa del material ya seco. El calor para el calor latente de sublimación, equivalente a 2838 KJ/Kg 1220 Btu/Lb f , procede por conducción a través de la corteza de material seco . En algunos casos, también se conduce a través de la capa congelada desde la parte posterior. El vapor de agua que se forma se transfiere a través de la capa de material seco. El agua congelada se sublima a menos de 0°C y una presión de 627Pa.

Durante este proceso hay absorción del calor y hay que evitar que la mezcla supere la temperatura eutéctica, a fin de que durante todo el proceso permanezca en estado sólido procediendo de este modo los productos orgánicos termolábiles conservan sus propiedades indefinidamente y recuperan su forma y estado primitivo al hidratarlos

Secado

El secado se describe como un proceso de eliminación de substancias volátiles (humedad) para producir un producto sólido y seco.

La humedad se presenta como una solución líquida dentro del sólido es decir, en la microestructura del mismo.

En general el secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido de un material sólido, con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo.

El secado es por lo común la etapa final de una serie de operaciones y con frecuencia, el producto que se extrae de un secador esta listo para ser empaquetado.

Los sólidos que se secan presentan diferentes formas: escamas, gránulos, cristales, polvos, hojas o laminas continuas y poseen propiedades muy diferentes.

Mecanismo de secado

Existen dos métodos para remover la humedad:

1. Evaporación. Esta ocurre cuando la presión del vapor de la humedad en la superficie del sólido es igual a la presión atmosférica. Esto se debe al aumento de temperatura de la humedad hasta el punto de ebullición. Si el material que esta siendo secado es sensible al calor, entonces la temperatura puede ser disminuida, bajando la presión (evaporación al vació). Si la presión disminuye más allá del punto triple, entonces la fase líquida no puede existir y la humedad en el producto es congelada.

2. Vaporización . El secado es llevado a cabo por convección, pasando aire caliente sobre el producto. El aire es enfriado por el producto y la humedad es transferida hacia el aire. En este caso la presión del vapor de la humedad sobre el sólido es menor que la presión atmosférica.Secadores directos o convectivosSe caracterizan por utilizar gases calientes que entran en contacto directo con el sólido al que transmiten calor por convección fundamentalmente y que arrastran fuera del secador los vapores producidos, los gases calientes pueden ser

Aire calentado por vapor de agua Producto de la combustión Gases inertes Vapor recalentado Aire calentado por radiación solar

Este tipo de secadores pueden ser continuos o intermitentes, siendo el costo de funcionamiento menor en los primeros y utilizandose los segundos para bajas capacidades de producción y para el tratamiento de productos que exigen manipulación especial

Secadores por conducción o indirectos

Se caracterizan porque se transmiten calor en el material humedo tiene lugar por conducción a través de una pared , generalmente metalica

La fuente de calor puede ser

Vapor que condensa

Agua caliente

Aceites termicos

Gases de combustion

Resistencia electrica

Secadores por radiación

Se basan en la transferencia de energia radiante para evaporar la humedad del producto , esta enegria produce electricamente infrarojos o por medio de refractarios unicamente calentadas con gas.El costo de energia necesaria para este metodo es de dos a cuatro veces mayor que el costo de combustible.

Secadores dielectricos

Provocan una gran agitación de las moleculas polares la cual causa una fricción que hace generar calor para la evaporación. Como el campo electrico es uniforme en todo el espesor dielectrico el calentamiento lleg hacer uniforme y simultaneo en la masa del sólido , su campo de aplicación es muy educido por los altos costos

Secadores de horno o estufa

El aire secado sse calienta debido a un quemador que esta situado en el piso inferior y atarviesa por conveccion natural o forzada el segundo piso perforado en el que se asienta el lecho de producto a secar.

Secadores de tunel

Son semicontinuos , donde unas bandejas contienen el producto a secar se cargan sobre unas carretillas que se van a ir trasladando por el tunel , se adaptan a elevadas capacidades de producción con funcionamiento casi continio

Secador de torre

Consiste en una envoltura vertical, cilindrica o hexagonal , dentor de la cual hay una serie de bandejas segmentadas en formas de anillo montadas unas encimas de otras sobre un eje que gira lentamente de 0.1 a 1 rpm.

SECADORES DE CASCADA

Donde se desplazan por gravedad, descendiendo de la torre , mientras que el aire de secado circula transversalmente al desplazamiento del lecho del producto, atraviesa una zona de secado y generalmente a continuación una zona de enfriamiento

El espesor del lecho de material debe ser el adecuado para permitir uan buena circulación del aire , que impulsado por unos ventiladores que discurre generalmente desde el centro a la periferia se utiliza para el secado de cereales y spolido granulares

SECADORES POR LECHE FLUIDIZADO

Se ha utilizado para secar materiales pastosos siendo adecuado para productos pulvurebntos o granulares que fluyen librmeente siempre que la formación de polvo no sea excesiva y las particulas tengan resistencia a la abrasión y no sean fibrosa , se trabaja con el aire a una temperatura de 150°C e incluso superiores con productos vegetales.

Conclusiones

La liofilización es un proceso de conservación muy eficaz donde extrae según los analistas el 95% de humedad en un alimentos a mas de ser muy eficaz que no va hacer cambios fisicoquimicos y no va a ocasionar cambios en la aroma y su sabor es muy utilizado en varios campos pero en la industria alimenticia es usada para comida de bebes, peces entre otros, este tipo de conservación es mejor que la deshidratación y la congelación y es muy fácil la hidratación comprendiendo su proceso en congelación a bajas temperaturas , secado por sublimación del hielo y almacenamiento del producto seco en condiciones controladas.

El secado es el metodo pro el cual se extrae el agua de los alimentos para asi teenr una mayor conservabilidad de los alimentos y no exista la proliferación de microorganismos y de la putrefacción para lo cual hay una gran variedad de secadores ,solo que nosotros debemos ver cuales son las caracteristicas que queremos tener en la area de producción que vamos a desarrollar tomando en cuenta costo beneficio para desarrollar de esta manera un producto de calidad y que pueda dar mejores ganancias al fabricante.

BIBLIOGRAFÍA

Juan Sebastián Ramírez Navas; Liofilización; Universidad del Valle; Cali- Colombia 2006

Pág. 1-20

http://books.google.com.ec/books? id=cUEt038sq90C&printsec=frontcover&dq=secado&hl=es&sa=X&ei=kjGxUrKABviysASitICIBA&ved=0CC8Q6wEwAA#v=onepage&q=secado&f=false