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 I. LA PRESERVACION POR DESHIDRATACIÓN

La técnica de secado de alimentos es probablemente el método más antiguo para preservar el alimento que ha ideado el ser humano. La extracción de la humedad del alimento previene el crecimiento y la reproducción de los microorganismos causantes de la pudrición. Produce una disminución sustancial del peso y el volumen, reduciendo empaque, costos de almacenamiento y transporte y permitiendo el almacenamiento del producto a temperatura ambiente por largo tiempo.

Básicamente, el deshidratado consiste en retirar por evaporación el agua de la superficie del producto y traspasarla al aire circundante. Al deshidratar se producen dos fenómenos:
1. Transmisión del calor del medio gaseoso externo al medio interno del sólido poroso.
2. Transferencia de la humedad interna del sólido al medio externo.

En el sólido, el calor tiene que pasar primero a su superficie y de allí a su interior. La masa húmeda se transfiere desde el interior del sólido hacia su superficie como líquido y/o vapor, y como vapor desde su superficie al medio externo. En este proceso se distingue dos estados:
1. El estado pendular, que es el de un líquido en un sólido poroso cuando no existe ya una película continua de líquido alrededor de las partículas discretas.
2. El estado funicular, que es el de un cuerpo poroso cuando chupa aire dentro de los poros por la succión capilar.

Un sólido poroso está hecho de material higroscópico, es decir, que puede contener humedad aprisionada. Esta se encuentra en los intersticios a causa de la atracción molecular líquido‑sólido. La humedad retenida por un sólido poroso en determinadas condiciones de humedad del aire se llama “contenido de humedad en equilibrio”. En general, en una atmósfera normal entre 15° y 35° C, el contenido de humedad en equilibrio es relativamente inde­pendiente de la temperatura, por el mismo hecho de que la segunda mantiene su equilibrio con la primera. Pero, en la medida que la temperatura aumenta con una humedad determinada, el contenido de humedad en equilibrio disminuye. Por último, ésta pierde su importancia con relación al contenido de humedad en equilibrio cuando la temperatura supera el punto de ebullición. Así pues, se llama “contenido de humedad libre” al líquido que puede elimi­narse para una temperatura y humedad dadas.

En general, se observa con muchos productos que la velocidad inicial de secado es constante y después disminuye, algunas veces a dos intensidades distintas. En el proceso de deshidratación se distinguen dos periodos en los que el contenido de humedad se relaciona con el tiempo. La curva de secado se divide en un periodo de intensidad constante y un periodo de intensidad decreciente.

En general se observa que en el comienzo del periodo la eliminación de agua por unidad de superficie permanece constante en el tiempo. Por el contrario, en el periodo posterior la intensidad es decreciente.

Si el contenido de humedad requerido es menor que el contenido crítico, el proceso de deshidratación pertenecerá exclusivamente al periodo de intensidad constante. Este es el caso de los alimentos. El periodo de intensidad decreciente comienza cuando se sobrepasa el contenido crítico de humedad. De este modo, si el contenido inicial de humedad es menor que el contenido crítico, todo el proceso de deshidratación estará comprendido en el periodo de intensidad decreciente. Este es el caso del secado de la madera y del jabón. En este periodo la intensidad instantánea de la desecación disminuye continuamente.

El producto debe deshidratarse desde su base de peso húmedo, que es el porcentaje de humedad del sólido húmedo, hasta su base seca comercial, que es su contenido de humedad en kg de agua por kg sólido cuando este sale del túnel de secado.

La humedad retenida por un material higroscópico en determi­nadas condiciones de humedad del aire se llama contenido de humedad en equilibrio. Entre 15° y 35° C, el contenido de humedad en equilibrio es relativamente independiente de la temperatura. Pero a medida que esta aumenta con una humedad relativa dada, el contenido de humedad en equilibrio disminuye. Por último, esta pierde su importancia cuando la temperatura supera el punto de ebullición. No obstante, en un deshidratador la temperatura no supera el punto de ebu­llición.

En el caso del periodo de intensidad constante, la intensi­dad de la deshidratación, Ic, depende de los siguientes factores que se relacionan en la siguiente ecuación:

Ic = U A (Ta-Ts)/L = KM A (pvs ‑ pva) (kg aq/hr)

donde:

Ic =I ntensidad constante de deshidratación = ΔHc/Δt
Hc = contenido de humedad
t = tiempo de desecación), en kg aq/hr
U = coeficiente total de transmisión de calor, en kcal/hr m² °C
A = área de transmisión de calor y de evaporación, en m²
Ta = temperatura del aire, en °C
Ts = temperatura de la superficie de evaporación, en °C
L = calor latente de evaporación a la temperatura Ts, en kcal/kg
KM = coeficiente de transferencia de masa, en kg/hr m² atm
pvs = presión del vapor en la superficie a la temperatura de Ts, en atm
pva = presión parcial del vapor en el aire, en atm

Cuando U es el coeficiente de transmisión de calor sólo por convección, Ts, en las condiciones de equilibrio, es la temperatura de ampolla húmeda del aire, y pva es la presión del vapor a esa temperatura.

La magnitud de la intensidad constante depende de:
1. El coeficiente de transmisión de calor.
2. La superficie expuesta al medio.
3. La diferencia entre las temperaturas o humedades de la co­rriente de aire y la superficie húmeda del sólido.

La velocidad del aire incide sobre el coeficiente de convec­ción (U) y el coeficiente de transferencia de masa (KM), y es el principal factor de la variación del espesor de la película. No obstante, las intensidades de deshidratación se deben calcular utili­zando los coeficientes de transmisión de calor en vez de los de transferencia de masa.

Uc = 0,0176 G 0,8 (kg/hr m² °C)

donde:

Uc = coeficiente de transmisión de calor por convección, en kcal/hr m² °C
G = masa velocidad del aire seco, en kg/hr m²

La ecuación recomendada para la intensidad constante es:

Ic = 0,176 G 0,8 A (Taes ‑ Taus) /L (kg aq/hr)

donde:

Ic = Intensidad constante de deshidratación, en kg aq/hr
G = masa velocidad del aire seco, en kg/hr m²
A = área de transmisión de calor y evaporación, en m²
Taes = temperatura del airede entrada en TS, en °C
Taus = temperatura de ampolla húmeda del aire que seca o del aire que sale del TS, en °C
L = Calor latente de evaporación, en kcal/kg

La rapidez de este proceso depende del aire (la velocidad con la que éste circule alrededor del producto, su grado de sequedad, etc.), y de las características del producto (su composición, su contenido de humedad, el tamaño de la partícula, etc.). El aire contiene y puede absorber vapor de agua. La cantidad de vapor de agua presente en el aire se llama humedad. La cantidad de vapor de agua que el aire puede absorber depende de su temperatura. A medida que el aire se calienta, su humedad relativa disminuye y, por tanto, puede absorber mayor humedad. Al calentarse el aire alrededor del producto, éste se deshidrata más rápidamente.

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