El secado se utiliza para eliminar el agua de los alimentos por dos razones: para prevenir (o inhibir) los microorganismos y, por lo tanto, conservar los alimentos y reducir el peso y el volumen de los alimentos para que su transporte y almacenamiento sean más económicos.
Contenido
secado de alimentos
Cuando se lleva a cabo correctamente, la calidad nutricional, el color, el sabor y la textura de los alimentos rehidratados son ligeramente inferiores a los de los alimentos frescos pero, para la mayoría de las personas, esto tiene una importancia nutricional menor, ya que los alimentos deshidratados forman un componente de la dieta.
Sin embargo, si el secado se lleva a cabo incorrectamente, existe una mayor pérdida de cualidades nutricionales y comestibles y, lo que es más grave, un riesgo de deterioro microbiano y posiblemente incluso de intoxicación alimentaria.
Por lo tanto, este informe técnico describe algunos de los requisitos para un secado adecuado y resume la información sobre los diversos equipos de secado disponibles.
El secado se puede realizar con aire caliente o, con menor frecuencia, con recipientes de metal caliente. La última etapa en la elaboración del gari es un ejemplo de secado con metal caliente, pero en este resumen técnico nos concentraremos en el secado con aire caliente.
Para un secado efectivo, el aire debe estar caliente, seco y en movimiento. Estos factores están interrelacionados y es importante que cada factor sea correcto (por ejemplo, aire frío en movimiento o aire caliente y húmedo en movimiento no es satisfactorio). La sequedad del aire se denomina ' humedad ': cuanto menor es la humedad, más seco está el aire. Hay dos formas de expresar la humedad (o HR), la más útil es la relación entre el vapor de agua del aire y el aire que está totalmente saturado de agua. Entonces, 0% HR es aire completamente seco y 100% HR es aire completamente saturado con vapor de agua.
Se debe soplar aire de baja HR (o seco) sobre los alimentos para que tenga la capacidad de recoger el vapor de agua de los alimentos y eliminarlo. Si se usa aire con alta HR (o húmedo), se satura rápidamente y no puede absorber más vapor de agua de los alimentos.
La temperatura del aire afecta la humedad (las temperaturas más altas reducen la humedad y permiten que el aire transporte más vapor de agua). La relación entre la temperatura y la HR se muestra convenientemente en un gráfico psicrométrico, Figura 1.
Tenga en cuenta que hay dos tipos de temperatura del aire:
La temperatura del aire, medida por el bulbo de un termómetro , se denomina temperatura de bulbo seco. Si el bulbo del termómetro está rodeado por un paño húmedo, el calor se elimina por evaporación del agua del paño y la temperatura desciende (hasta la temperatura de 'bulbo húmedo'). La diferencia entre las dos temperaturas se utiliza para encontrar la humedad relativa del aire de la tabla psicrométrica.
El punto de rocío es la temperatura a la cual el aire se satura con humedad (100% HR) y cualquier enfriamiento adicional desde este punto resulta en la condensación del agua del aire. Esto se ve en la noche cuando el aire se enfría y el vapor de agua se forma como rocío en el suelo. Las líneas de enfriamiento adiabático son las líneas rectas paralelas que se inclinan a lo largo del gráfico y muestran cómo disminuye la humedad absoluta a medida que aumenta la temperatura del aire.
El gráfico psicrométrico es útil para encontrar cambios en el aire durante el secado y, por lo tanto, la eficiencia de una secadora. Los siguientes ejemplos muestran cómo se utiliza.
Usando la Figura 1, encuentre:
- la humedad absoluta del aire que tiene 50% HR y una temperatura de bulbo seco de 60°C
- la temperatura de bulbo húmedo en estas condiciones
- la HR del aire que tiene una temperatura de bulbo húmedo de 45°C y una temperatura de bulbo seco de 75°C
- el punto de rocío del aire enfriado adiabáticamente desde una temperatura de bulbo seco de 55°C y 30% HR
- el cambio en la HR del aire con una temperatura de bulbo húmedo de 39°C, calentado desde una temperatura de bulbo seco de 50°C a una temperatura de bulbo seco de 86°C
- el cambio en la HR del aire con una temperatura de bulbo húmedo de 35°C, enfriado adiabáticamente desde una temperatura de bulbo seco de 70°C a 40°C.
Respuestas:
- 0,068 kg por kilogramo de aire seco (encuentre la intersección de las líneas de 60 °C y 50 % de HR, y luego siga el gráfico horizontalmente a la derecha para leer la humedad absoluta)
- 246,5 °C (desde la intersección de las líneas de 60 °C y 50 % de HR, muévase hacia la izquierda en paralelo a las líneas de bulbo húmedo para leer la temperatura de bulbo húmedo)
- 20 % (encuentre la intersección de las líneas de 45 °C y 75 °C y siga la línea inclinada de HR hacia arriba para leer el % de HR)
- 36 °C (encuentre la intersección de las líneas de 55 °C y 30 % de HR y siga la línea de bulbo húmedo hacia la izquierda hasta que la HR alcance el 100 %)
- 50-10% (encuentre la intersección de las temperaturas de bulbo húmedo de 39 °C y de bulbo seco de 50 °C, y siga la línea horizontal hasta la intersección con la línea de bulbo seco de 86 °C; lea la línea de pendiente RH en cada intersección (esto representa los cambios que ocurren cuando el aire se calienta antes de ser soplado sobre los alimentos))
- Para encontrar la velocidad de secado, necesitará un reloj y una balanza. Los alimentos se pesan, se colocan en la secadora y se dejan durante 5 a 10 minutos.
Luego se retira, se vuelve a pesar y se reemplaza. Esto continúa hasta que el peso de la comida ya no cambia. El intervalo entre pesajes se puede aumentar cuando los cambios en el peso comienzan a ser menores. También debe tomar nota de las temperaturas de bulbo húmedo y seco del aire dentro de la secadora y del aire exterior. Los resultados se trazan en un gráfico, Figura 2, y muestran dos fases distintas de secado: los períodos de velocidad 'constante' y 'decreciente'. A la velocidad constante, la superficie de los alimentos permanece húmeda y, por lo tanto, puede ser estropeada por mohos y bacterias. En la tasa de caída, la superficie está seca y el riesgo de deterioro es mucho menor. Por lo tanto, el alimento debe secarse hasta un peso que corresponda al final del período de tasa constante lo más rápido posible (sin embargo, consulte "endurecimiento de la caja" a continuación).
La información de un experimento se puede mostrar de manera más útil como en la Figura 3, calculando la tasa de secado para cada período de 10 minutos de la siguiente manera:
- Tasa de secado = (peso inicial - peso final)/intervalo de tiempo (por ejemplo, 10 minutos)
El contenido de humedad tanto del alimento fresco como del alimento seco final se puede encontrar pesando el alimento, calentándolo a 100 °C en un horno durante 24 horas y volviendo a pesar. El contenido de humedad se encuentra de la siguiente manera:
- Contenido de humedad (%) = (peso inicial - peso final x 100)/peso inicial
Se pueden encontrar otros valores del contenido de humedad durante el período de secado relacionando estos dos resultados con los pesos de los alimentos registrados durante el experimento de secado y aplicando factores similares a los pesos intermedios. La Figura 3 proporciona dos piezas importantes de información:
- La tasa de secado real durante el período de tasa constante que muestra qué tan eficiente es la secadora.
- El contenido de humedad final del alimento seco que muestra si será estable durante el almacenamiento.
Por lo general, se esperaría una velocidad de secado de 0,25 kg/h para los secadores solares, según el diseño y el clima, y de 10 a 15 kg/h para los secadores artificiales. Para garantizar un almacenamiento seguro, el contenido final de humedad de los alimentos debe ser inferior al 20 % para las frutas y la carne, inferior al 10 % para las verduras y del 10 al 15 % para los cereales.
Si la tasa de secado es menor que esto, la temperatura o velocidad del aire es demasiado baja y/o la HR es demasiado alta. Esto se puede comprobar mediante las mediciones de temperatura realizadas durante el experimento y mediante el uso de la carta psicrométrica. Normalmente el aire en el secadero debe estar 10-15ºC por encima de la temperatura ambiente en los secaderos solares y 60-70ºC en los secaderos artificiales. La HR del aire que ingresa al secador variará según las condiciones locales, pero idealmente debería estar por debajo del 60 % de HR.
La estabilidad de un alimento seco durante el almacenamiento depende de su contenido de humedad y de la facilidad con la que el alimento puede absorber la humedad del aire. Claramente, el riesgo de absorción de humedad es mayor en regiones de alta humedad. Sin embargo, diferentes alimentos absorben la humedad en diferentes grados (compare, por ejemplo, el efecto de la alta humedad sobre la sal o el azúcar con el efecto sobre la pimienta en polvo: la sal y el azúcar absorben la humedad, la pimienta no).
En el caso de los alimentos que absorben fácilmente la humedad, es necesario envasarlos en un material resistente a la humedad.
Un bajo contenido de humedad es solo una indicación de la estabilidad de los alimentos y no una garantía. Lo más importante es la disponibilidad de humedad para el crecimiento microbiano y el término 'Actividad del agua' (AW) se usa para describir esto. La actividad del agua varía de 0 a 1,00 y cuanto menor sea el valor, más difícil será que los microorganismos crezcan en un alimento.
En la Tabla 1 se muestran ejemplos de contenido de humedad y valores AW para alimentos seleccionados y sus requisitos de empaque.
| Alimento | Contenido de humedad % | Actividad de agua | Grado de protección requerido |
|---|---|---|---|
| Carne fresca | 70 | 0.985 | Paquete para evitar la pérdida de humedad. |
| Pan | 40 | 0,96 | Paquete para evitar la pérdida de humedad. |
| Mermelada | 35 | 0.86 | Paquete para evitar la pérdida de humedad. |
| Arroces | 15-17 | 0.80 | Protección mínima o no requiere embalaje |
| Harina de trigo | 14.5 | 0.72 | // |
| Pasas | 27 | 0,60 | // |
| Macarrones | 10 | 0,45 | // |
| Mazapán | 15-17 | 0.75 | // |
| Avena | 10 | 0,65 | // |
| Nueces | 18 | 0,65 | // |
| Caramelo | 8 | 0,60 | Empaquetado para evitar la absorción de humedad seca |
| Polvo de cacao | |||
| 0.40 | // | ||
| dulces hervidos | 3.0 | 0.30 | // |
| Galletas | 5.0 | 0.20 | // |
| Leche | 3.5 | 0.11 | // |
| Papas fritas | 1.5 | 0.08 | // |
| Especias | 5-8 | 0.50 | // |
| verduras secas | 5 | 0.20 | // |
| Cereales para el desayuno | 5 | 0.20 | // |
Tabla 1: Características del tipo de alimento y requisitos de envasado
Endurecimiento superficial y otros efectos del secado.
El endurecimiento superficial es la formación de una piel dura en la superficie de las frutas, el pescado y algunos otros alimentos que ralentiza la velocidad de secado y puede permitir el crecimiento de moho. Es causado por el secado demasiado rápido durante el período inicial (velocidad constante) y se puede prevenir usando aire de secado más frío.
Otros cambios en los alimentos incluyen pérdida de color, pérdida de sabor y endurecimiento. Se pueden utilizar experimentos con la temperatura y la velocidad del aire para seleccionar las mejores condiciones para cada alimento. El color de muchas frutas se puede conservar sumergiéndolas en una solución de metabisulfito de sodio al 0,2-0,5% o exponiéndolas a dióxido de azufre en una cabina de sulfurado, Figura 4.
Las pérdidas de vitaminas suelen ser mayores durante el pelado/rebanado, etc. que durante el secado. La pérdida de vitaminas solubles en grasa se puede reducir mediante el secado a la sombra y la pérdida de vitaminas solubles en agua mediante un corte cuidadoso con cuchillos afilados. Es necesario escaldar las verduras antes del secado y las vitaminas solubles en agua también se pierden en esta etapa. Cabe señalar que el secado no destruye los microorganismos y solo inhibe su crecimiento.
Por lo tanto, los alimentos frescos muy contaminados se convertirán en alimentos secos y rehidratados muy contaminados. El escaldado es un método para reducir los niveles de contaminación inicial. El lavado a fondo de los alimentos frescos se debe realizar de forma rutinaria antes del secado.
Secadores solares
El secado solar es popular entre las agencias y las estaciones de investigación. Sin embargo, no existen secadores solares a pequeña escala que aún estén funcionando económicamente. Hay un número de razones para esto:
- La cantidad de alimentos perdidos en el secado tradicional a menudo se sobreestima (las personas informan el peor de los casos y la cantidad promedio).
- La pérdida de calidad no se refleja necesariamente en precios más bajos. La gente está dispuesta a pagar casi la misma cantidad por alimentos descoloridos o dañados y, por lo tanto, no hay ningún incentivo para que los productores arriesguen mayores cantidades de dinero en una secadora cuando no hay un gran retorno.
- Las agencias y la población rural aplican diferentes estándares de calidad. No es necesario lograr calidad de exportación para la venta en zonas rurales.
- Los secadores solo se necesitan en las aldeas si el clima no es adecuado para los métodos tradicionales. Si estas condiciones no son muy comunes, no se necesitará el secador. Incluso los breves períodos de sol son suficientes para evitar graves pérdidas de cosechas. Algunos productores esperan la luz del sol en lugar de correr el riesgo de usar una secadora. Entonces, la comida se echa a perder o la secadora no es lo suficientemente grande para manejar las cantidades involucradas.
- Hay otros métodos disponibles para conservar los alimentos si llueve durante la cosecha, por ejemplo, se puede retrasar la cosecha, se pueden apilar los alimentos de manera que se evite que se mojen, o se pueden secar pequeñas cantidades sobre el fuego de la cocina, o mezclar con cultivo seco.
- Algunos beneficios de un secado adecuado (por ejemplo, ausencia de moho y mejores características de molienda de los granos) no se pueden ver y, por lo tanto, no aumenta el valor del alimento.
Otras desventajas de los secadores solares y mecánicos incluyen mayores requisitos de espacio y mano de obra que los métodos tradicionales (por ejemplo, carga, descarga de bandejas). Estos costos reciben un valor menor por parte de las agencias que por parte de los aldeanos.
Los secadores solares funcionan elevando la temperatura del aire entre 10-30ºC por encima de la temperatura ambiente. Esto hace que el aire se mueva a través del secador y también reduce su humedad.
Hay ventajas para el secado solar de la siguiente manera
A mayor temperatura, movimiento del aire y menor humedad, aumenta la velocidad de secado. Los alimentos quedan encerrados en la secadora y, por lo tanto, protegidos del polvo, insectos, pájaros y animales. La temperatura más alta disuade a los insectos y la velocidad de secado más rápida reduce el riesgo de deterioro por microorganismos. La tasa de secado más alta también proporciona un mayor rendimiento de alimentos y, por lo tanto, un área de secado más pequeña. Los secadores son a prueba de agua y, por lo tanto, no es necesario mover la comida cuando llueve. Los secadores se pueden construir con materiales disponibles localmente y tienen un costo relativamente bajo.
Los diseños varían desde secadores directos muy simples (por ejemplo, una caja cubierta con plástico para atrapar el calor del sol) hasta diseños indirectos más complejos que tienen colectores y cámaras de secado separados. El tipo más común de colector es una placa de hierro galvanizado desnudo que está pintada de negro mate. Estos dan un aumento de temperatura de 10ºC y aumentan la velocidad del aire a unos 5m/s. Otros tipos incluyen cáscaras de arroz quemadas o carbón.
Los colectores están cubiertos con un material transparente para garantizar un flujo de aire uniforme. Las cubiertas de vidrio son las mejores, pero se rompen con facilidad, son pesadas y caras. El plástico a menudo tiene poca estabilidad a la luz solar y al clima, pero representa aproximadamente el 10% del peso del vidrio y no se rompe. Los mejores tipos de plástico son poliéster y policarbonato cuando estén disponibles. El polietileno es más barato y está más disponible, pero no es tan fuerte y es menos resistente al daño por la luz y el clima.
Los alimentos pueden exponerse a la luz solar (en sistemas directos) o pasar aire caliente sobre alimentos a la sombra en sistemas indirectos. Los sistemas directos se utilizan para alimentos como pasas, granos y café donde el cambio de color causado por el sol es aceptable, pero la mayoría de los alimentos necesitan sistemas indirectos para proteger los colores de los alimentos. Otros tipos de secadores usan ventiladores para soplar el aire sobre los alimentos, pero esto aumenta el capital y los costos operativos y elimina las ventajas de los secadores en áreas rurales que no pueden operar sin electricidad.
Hay tres tipos básicos de secador, cada uno de los cuales tiene muchas variaciones. 1, secadores de carpa (directos), 2, secadores de gabinete (directos o indirectos) y 3, secadores de chimenea (indirectos). Cada uno de estos tipos utiliza la circulación natural del aire, aunque es posible instalar un ventilador eléctrico o eólico para aumentar la velocidad del aire.
tienda de campaña
Este tipo consiste en una estructura de tienda de cumbrera, cubierta con plástico transparente en los extremos y el lado que da al sol, y plástico negro en la base y el lado a la sombra. Se coloca un tendedero a lo largo de toda la tienda. El borde inferior del plástico transparente se enrolla alrededor de un poste, que se puede subir o bajar para controlar el flujo de aire hacia la secadora. El aire húmedo sale por los agujeros en las esquinas superiores de la tienda.
Las ventajas de este tipo de secador son los bajos costes de construcción y la sencillez de funcionamiento. Sin embargo, al igual que otros tipos de secadores solares, existe un control relativamente deficiente sobre la HR del aire en el secador y, por lo tanto, un control deficiente sobre las tasas de secado. También es liviano y bastante frágil cuando se mueve o en condiciones de viento.
secador de gabinete
El diseño básico es una caja rectangular aislada, cubierta con vidrio transparente o plástico. Hay orificios en la base y en la parte superior de la caja para permitir que entre aire fresco y salga aire húmedo. El interior del gabinete está pintado de negro para actuar como colector solar. En los tipos indirectos, una placa plana se pinta de negro y se suspende en un marco aislado. El aire se calienta en ambos lados de la placa antes de pasar al gabinete de secado. Los alimentos se colocan en bandejas perforadas dentro del gabinete y el aire caliente del colector sube a través de los alimentos y sale por la parte superior. El largo del gabinete es aproximadamente tres veces el ancho para evitar la sombra de las paredes laterales.
Los costados pueden ser de tabla o de cestería embarrada. Los modelos más grandes se pueden hacer de barro, ladrillo o cemento. El aislamiento puede ser virutas de madera, aserrín, fibra de coco, hierba u hojas secas, pero debe tener al menos 5 cm de espesor para mantener alta la temperatura interior. Si los insectos son un problema, los orificios de ventilación deben cubrirse con mosquiteros. Las bandejas de secado deben estar hechas de cestería o malla plástica. No se debe utilizar metal, ya que puede reaccionar con los ácidos de las frutas y algunas verduras y provocar sabores desagradables en los alimentos. Este tipo de secadores se utilizan para pescado, frutas, hortalizas, tubérculos y semillas oleaginosas. Tienen capacidades de hasta 1 tonelada.
secador de chimenea
Este es un secador de gabinete modificado en el que un colector solar de plástico negro o cáscaras quemadas está cubierto por plástico transparente sobre una estructura de madera. Una chimenea de plástico negro calienta el aire por encima de la salida del secador y, por lo tanto, aumenta el flujo de aire a través del secador.
Secador artificial (mecánico)
Estos usan combustible para aumentar la temperatura del aire y reducen la HR y los ventiladores para aumentar la velocidad del aire. Brindan un control estricto sobre las condiciones de secado y, por lo tanto, producen productos de alta calidad. Operan independientemente del clima y tienen bajos costos de mano de obra. Sin embargo, son más caros de comprar y operar que otros tipos de secadores. En algunas aplicaciones, donde la calidad constante del producto es esencial, es necesario usar secadores mecánicos.
Secador de bombillas
Este consiste en una bombilla de luz eléctrica dentro de una caja de madera. Si hay electricidad disponible, este es un secador simple y de bajo costo que puede ser adecuado para la conservación del hogar. La capacidad es muy pequeña y no es probable que sea útil para la generación de ingresos. El fondo de una caja está pintado de negro o cubierto de hollín o tela negra. Los lados están cubiertos con un material brillante (por ejemplo, pintura de aluminio) para reflejar el calor sobre la superficie negra. El aire circula por convección natural de manera similar al secador solar de gabinete, pero en este caso el secador puede funcionar tanto de día como de noche.
secador de gabinete
El diseño es similar al tipo solar pero en este caso el calor es suministrado por la quema de combustible o electricidad. Si hay electricidad disponible, se puede usar un ventilador para aumentar la velocidad del aire que se mueve sobre los alimentos y, por lo tanto, aumentar la velocidad de secado. Para que sea económico, es probable que este tipo de secador sea relativamente grande (1-5 toneladas). Estos se utilizan con éxito para secar hierbas, té y verduras.
Practical Action ha desarrollado una gama de sistemas de secado que incluyen un tipo industrial pequeño y de bajo costo que se puede fabricar en los países de uso previsto. Su pequeño tamaño lo hace adecuado para uso descentralizado en áreas de cultivo. El precio de alrededor de US$ 3.000 es sustancialmente más bajo que el de las unidades estándar disponibles en el mercado.
La unidad pequeña es una cabina de secado semicontinua con aire caliente suministrado por una unidad de calefacción-ventilación indirecta. Diseñado para funcionar las 24 horas, el secador de bandeja semicontinuo está diseñado para lograr la máxima eficiencia de combustible. La primera bandeja (inferior) tarda unas cuatro horas en secarse: después de eso, se puede quitar, las bandejas restantes se bajan, dejando un espacio en la parte superior para una bandeja de material fresco. Las bandejas se pueden retirar cada veinte minutos.
secador de silo
Estos secadores consisten en bandejas o tanques que contienen una capa más profunda de alimentos que los que se encuentran en los secadores de gabinete.
Tienen una mayor capacidad y se utilizan a menudo para el secado de granos, donde la cantidad de agua a eliminar es menor que, por ejemplo, frutas y verduras, pero las cantidades involucradas son mayores.
Existe un margen considerable para el uso de pequeños secadores que combinan el bajo costo de la calefacción solar con un mejor control de los secadores mecánicos.
Ver también
- Categoría:Solar_deshidratación
- Deshidratador solar de alimentos ENGR305 de Chris
Referencias y lecturas adicionales
- Secador de bandejas Anagi (Resumen de acción práctica)
- Secado de albaricoques (Informe de acción práctica)
- Secado de chiles (Resumen de Acción Práctica)
- Tecnologías de secado , resumen técnico de acción práctica
- Secado solar
- Secadores de bandejas , informe técnico de acción práctica
- Secado de alimentos con fines de lucro: una guía para pequeñas empresas , Barrie Axtell, ITDG Publishing, 2002
- Secado de alimentos: técnicas, procesos, equipos, Jean-Franςois Rozis, Backhuys Publishers, 1997
- Producción de frutas y verduras secadas con energía solar para el desarrollo de empresas rurales a pequeña y micro escala: una serie de guías prácticas , Instituto de Recursos Naturales, 1996