secado por atomización

Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos

Kelly Carolina Botero RudaPrograma Ingeniería Agroindsutrial

Universidad del Tolima Colombia

g g g


El secado es un proceso de conservación que permite eliminar una gran cantidadde agua del alimento impidiendo cualquier actividad microbiana o enzimática quedeteriore el producto.

El proceso de secado surge debido a la necesidad de poder consumir alimentosque en cierta época del año no se cosechan o producen y que por su composiciónquímica son susceptibles a descomponerse.

En la actualidad los métodos de secado desarrollados tienen gran auge tanto en laindustria química y de transformación como en la de alimentos.

Entre los equipos de secado más comúnmente utilizados se encuentran lossecadores de tambor, secadores rotatorios, secador de túnel, de banda, de lechofluidizado y de aspersión, entre otros.



El secado por aspersión es laoperación unitaria en la que setransforma un producto ó alimentación

Atomización de la alimentación

desde un estado líquido hasta unestado en forma pulverizado. Es unproceso prácticamente instantáneo deproducir un sólido seco a partir de una

Contacto con el medio caliente

producir un sólido seco a partir de unaalimentación fluida, siendo el airecaliente el medio que suministra elcalor necesario para la evaporación y

l i ti l d d l

Secado hasta el punto deseado

R ió d l al mismo tiempo el acarreador delagua eliminada.

Recuperación del producto final



Similar al secado en lecho fluidizado, a laatomización súbita, granular, poratomización súbita, granular, poraglomeración, por absorción, por reacciónES UNA OPERACIÓN DE PROCESADODE PARTICULAS SUSPENDIDAS. Lecho fluidizado:

Solido

La gran diferencia son las característicasdel alimento, tiempo de residencia y

Solido1 a 300 min10 a 3000 µm

, p ytamaño de la partícula.

El equipo mas usado es una unidad de

Atomización:Fluido en gotas5 a 100 seg10 a 500 µmEl equipo mas usado es una unidad de

ciclo abierto , aunque existen tambiénunidades de circuito cerrado.

10 a 500 µm



Alto rendimiento,

procesos

Buena presentación del productoprocesos

realizados en segundos

del productoProceso

continuo y constantemente

controladoRequiere solo de 1 operario

Ventajascontrolado

Homogeneidad d l P it

de 1 operario

Costos de instalación

de la producción

Permite usar altas

temperaturas sin afectar las

cualidades del Desventajas

Manejo del aire agotado

producto

Calor residual



Temperatura de entrada y

salidaCauda del aire

Caudal de la bomba

dosadoraConcentración del producto

Un punto importante es el tipo de horno a ser utilizado, que pueden ser:

DIRECTO: Utiliza los mismos gases de combustión de combustibles líquidos ogaseosos para calentar el aire de secado. Esta mezcla entra en contacto con elproducto.

INDIRECTO: Utiliza cualquier fuente térmica para calentar el aire de secadoque a través de un intercambiador de calor calienta el mismo. En el secador conhorno indirecto solamente entra aire caliente atmosférico y/o previamente filtrado.


horno indirecto solamente entra aire caliente atmosférico y/o previamente filtrado.


La clase de atomizador a utilizar también es un parámetro que puede influir en elsecado por atomización debido a que este define como, con que velocidad y enque cantidad entra la alimentación a la cámara de secado.q

AtomizadoresAtomizadores

Energía Energía de E í i éti E í ó iEnergía centrifuga

Rotatorio

Energía de presión

Boquillas de

Energía cinética

Boquilla

Energía sónica

(Boquilla, disco o paletas)

Boquillas de presión

Boquilla neumática Boquilla sónica



Atomizador centrifugo: Consiste en un disco que gira al extremo de un eje.Existen cabezas atomizadoras de diferente tamaño desde discos de 5 cm queExisten cabezas atomizadoras de diferente tamaño, desde discos de 5 cm quegiran a 50.000 rpm a ruedas de 76 cm que giran a 3.450 rpm. Pueden producirpartículas muy finas pero también gruesas, trabajar con líquidos viscosos y avelocidades lentas.

Atomizador a presión: El liquido se bombea a presión alta a través de unorifico pequeño formando una niebla de liquido en forma de cono hueco.orifico pequeño formando una niebla de liquido en forma de cono hueco.

Atomizador neumático: Utiliza una alta velocidad del gas que permite crearf d f i ió l d l t d l li id t E tfuerzas de fricción elevada que causa la rotura del liquido en gotas. Estemecanismo usa como medio gaseoso aire y vapor.



No puede evaporarse Son sensibles a

lt t tevaporarse mecánicamente altas temperaturas

No puede exponerse a

tiempos Contenido ultrafino

de partículastiempos prolongados

de partículas



LecheSueroCaseinatos

Lácteos Huevo enteroYemaClara de huevo

Huevos AlmidónGlutenProteína

Cereales

VitaminasEnzimas

Farma-céuticos Sangre

Extracto de

Sub-productos Matadero Melanina

Plásticos

F tili t D t t

EnzimasAntibióticos

carneGelatina

Resinas

O Fertilizantes DetergentesCerámica MineralesCafé Curtientes

Otros



2 - Tanque de alimentación3 - Filtro de producto3 Filtro de producto4 - Bomba dosadora5 - Conjunto de alimentación6 - Atomizador completo

1 - Quemador completo8 - Conducto de aire caliente9 - Dispersor de aire calientep

12- Conductos interconector13 - Ciclón de recuperación del productodel producto14 - Ventilador de aspiración

20 - Lavador de gases


25 - Salida del producto


Interacción entre las gotas y el aire de secado:

La distancia que recorre una gota hasta que se ve afectada por completo por elLa distancia que recorre una gota hasta que se ve afectada por completo por elaire depende del tamaño de la misma, la forma y densidad. El movimiento del airetambién influye y este se clasifica según el diseño del secadero.

El movimiento de atomización se puede explicar para una simple gotaespecificando las fuerzas que actúan sobre esta:

d d D l diá t d l t C l fi i t d t V l l id ddonde D es el diámetro de la gota, C es el coeficiente de arrastre, V es la velocidadrelativa de la gota con respecto al aire, A es el área de la gota, ρ es la densidad delaire.



RECONSTITUCIÒN DE PRODUCTOS ATOMIZADOS:

Las propiedades instantáneas de los productos atomizados incluyen lacapacidad del polvo de disolverse en agua.

Humectabilidad: Capacidad de la partícula de absorber agua en suHumectabilidad: Capacidad de la partícula de absorber agua en susuperficie.

Sumergibilidad: Capacidad de la partícula de sumergirse en agua despuésh id h d idque ha sido humedecida.

Dispersibilidad: Capacidad de un polvo de ser distribuido a lo largo de aguasin formación de grumos.g

Solubilidad: Velocidad de disolución o la solubilidad total.



1. Obtención y almacenamiento de Palta

(Aguacate) en polvo

2 Microencapsulación de jugo de 2. Microencapsulación de jugo de Cebada verde mediante secado por

aspersión



M. Schwartz¹, J.A. Olaeta², P. Undurraga² y M. Sepúlveda¹

1Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Agronómicas. Dpto. Agroindustria y Enología.2 Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Facultad de Agronomía 2 Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Facultad de Agronomía.

Actas VI Congreso Mundial del Aguacate – 2007 - Viña Del Mar Chile


Actas VI Congreso Mundial del Aguacate 2007 Viña Del Mar, Chile.


RESUMEN

Con el objeto de disponer de un producto derivado de la palta, de menorvolumen y peso que el fresco, apilable, que no se oscurezca durante elalmacenamiento ni por simple exposición al aire, se ensayó el secado poratomización de la pulpa o puré de paltaatomización de la pulpa o puré de palta.

En este trabajo se pretende estudiar las condiciones de operación de unatomizador (spray dryer) para producir palta en polvo, sin que su color típicoverde se altere por las altas temperaturas aplicadas y que sea reconstituible poradición de agua.

Palabras claves: Palta – Secado por atomización - Reconstitución



INTRODUCCIÒN

La palta o aguacate es muy apreciada por sus cualidades organolépticas yLa palta o aguacate es muy apreciada por sus cualidades organolépticas ynutritivas, que se deteriora fácilmente si su pulpa es expuesta al aire o al calor.

El procesamiento de esta fruta presenta ciertos obstáculos como elpardeamiento enzimático, el deterioro microbiológico y la generación de olores ysabores extraños como resultado de la aplicación de tratamientos térmicos,factores que limitan la conservación de la palta mediante la aplicación demétodos tradicionales utilizados en otras frutas.métodos tradicionales utilizados en otras frutas.

El secado por atomización permite emplear altas temperaturas por un cortotiempo y secar productos termolábiles. En relación a la pulpa de palta, ésta es

id t t ibl l l l l d é t t l í devidentemente sensible al calor, por lo que el uso de ésta tecnología puedepermitir obtener un producto de calidad y comercializable.



MATERIALES Y MÈTODOS

Se trabajo con soluciones de pulpa de palta a las que se agregaron aditivos.j p p p q g gAdemás, se emplearon distintos pre-tratamientos con el objetivo de encontrar lasmejores condiciones de secado en spray para la palta.

Pulpa de aguacate

Acidulante

AntioxidanteAntioxidante

Propionato de cálcio

Glutamato monosódico

Coadyuvante de secado: Maltodextrina

Spray dryer



Condiciones de operación:

(1): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante(2): 300 ppm acidulante 300 ppm antioxidante 300 ppm propionato de calcio 200 ppm(2): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante, 300 ppm propionato de calcio, 200 ppmglutamato monosódico.(3): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante, 300 ppm propionato de calcio(4): 300 ppm acidulante, 300 ppm antioxidante, 200 ppm BHA, 2% coadyuvante



Selección l t i L d

Troceado y extracción de

Metodología100 kg 60 kg

manual materia prima

Lavado extracción de semilla y cascara

PulpadoMezclado con aditivos

Filtración en tamiz

15 kg

Secado Spray Envasado Almacenamiento



RESULTADOS

La atomización de la pulpa de palta produce un polvo de color verde intenso deLa atomización de la pulpa de palta produce un polvo de color verde intenso, demanera que el fenómeno de pardeamiento enzimático no se pone de manifiestodebido a que la velocidad con que podría ocurrir es menor al tiempo que serequiere para eliminar el agua y transformarse en polvo.

La humedad es del orden de 1%, lo que evidencia que la reducción de laactividad de agua explica su estabilidad química y microbiológica. Esto sugiere deun envase suficientemente impermeable al agua para asegurar que no absorbaun envase suficientemente impermeable al agua para asegurar que no absorbahumedad.

La evaluación físicoquímica y microbiológica del producto en polvo, al tiempoi di i d i i tó t t t l dcero, indica ausencia de microorganismos patógenos y un recuento total de

bacterias dentro de los límites estimados para productos alimenticios en polvo.



Almacenamiento:

El producto obtenido en todas las experiencias se almacenó en condicionesambiente y refrigeración en oscuridad Se realizaron análisis del producto cada 30ambiente y refrigeración, en oscuridad. Se realizaron análisis del producto cada 30días por un período de 2 meses. No se observó gran diferencia en los resultados delas muestras almacenadas en frío v/s aquellas guardadas a temperatura ambiente.

Humedad

Los valores del contenido de humedad del producto obtenido se mantienenconstante durante el almacenamiento en las condiciones evaluadas esto debido alconstante durante el almacenamiento en las condiciones evaluadas, esto debido alcontenido de humedad residual.

Lípidos

Tendencia a que disminuyan durante el almacenamiento, tanto en refrigeracióncomo a temperatura ambiente, esto debido a la oxidación que sufren los ácidosgrasos producto del tratamiento térmico que se usó.


g p q


Índice de peróxidos

Se observa que los valores de peróxidos iniciales (tiempo 0) son un poco másSe observa que los valores de peróxidos iniciales (tiempo 0) son un poco másbajos a los obtenidos anteriormente, pero van aumentando gradualmente duranteel almacenamiento.

Reconstitución y color

Con relación a la reconstitución, ésta sigue siendo buena y con respecto al colorse pudo establecer que el producto es extremadamente sensible a la luzse pudo establecer que el producto es extremadamente sensible a la luz,produciéndose una decoloración total de él frente a estas condiciones. Por elcontrario, almacenado en oscuridad, el color se mantiene sin alteraciones duranteel período de almacenamiento.



Caracterización y almacenamiento de la pasta deshidratada



CONCLUSIONES

La palta en polvo obtenida tuvo un color verde típico, sin manifestaciones depardeamiento.

Durante el almacenamiento de 60 días, tanto a temperatura ambiente como enrégimen de refrigeración el producto conservó el color verde y su capacidad dereconstitución con agua.

El contenido en aceite es superior al 50% (b.s.)

El producto se reconstituye adecuadamente en aguaEl producto se reconstituye adecuadamente en agua.



C. García Gutiérrez; M.B Gonzales Maldonado; L.A Ochoa Martínez; H. Medrano Roldan. Instituto tecnológico de Durando - Sociedad Mexicana de Nutrición y Tecnología de

alimentos.

Ciencia y Tecnología Alimentaria, Vol. 4, 2004.


y g


RESUMEN

La cebada tiene un alto valor nutritivo. El secado por aspersión ha sidousado como una técnica para encapsular alimentos conservando sus

i d d t i i l El bj ti d l t b j l lpropiedades nutricionales. El objetivo del trabajo es evaluar lascondiciones de operación del secado para obtener un polvomicroencapsulado a partir de cebada. Se determino el contenido dehumedad color proteínas azucares minerales y propiedades dehumedad, color, proteínas, azucares, minerales y propiedades derehidratación.

Palabras claves: Microencapsulación, Cebada verde, Secado porPalabras claves: Microencapsulación, Cebada verde, Secado poraspersión.



INTRODUCCIÓN

La cebada verde como planta tiene un alto valor nutritivo, ya que contieneaminoácidos esenciales proteínas triptófano ácidos grasos vitaminas yaminoácidos esenciales, proteínas, triptófano, ácidos grasos, vitaminas yminerales. Una forma de conservar estos nutrientes es por microencapsulaciónpor secado por aspersión.

Dentro de los parámetros mas importantes a controlar están: la temperaturade entrada y salida del aire, el flujo de alimentación, el tiempo de residencia y elacondicionamiento de la materia prima.

En la industria alimentaria se utilizan diferentes materiales como agentesencapsulantes, tales como: carbohidratos, esteres, gomas, lípidos, proteínas ymateriales inorgánicos. Dentro de los carbohidratos, las maltodextrinas soni t t l ió d j d ióimportantes para la preparación de jugos que van a ser secador por aspersión,ya que son incoloras, inodoras y de baja viscosidad; además permite laformación de polvos de libre flujo sin enmascarar el sabor original.



MATERIALES Y MÉTODOS MATERIALES Y MÉTODOS

• Obtención del jugo de cebada:La cebada fue obtenida de un cultivo inorgánico, cosechada en su etapaLa cebada fue obtenida de un cultivo inorgánico, cosechada en su etapafenológica a una altura aproximada de 40 cm.

• Caracterización del jugo de cebada:Se determino h medad pH color (L* a* b*) mediante n colorímetro sólidosSe determino humedad, pH, color (L*, a* , b*) mediante un colorímetro, sólidossolubles por medio de un refractómetro, cenizas por métodos de la AOAC,proteínas, azucares totales y minerales.

• Secado por aspersión:El jugo se obtuvo exprimiendo las hojas de cebada a las cuales se elimino laraíz, se lavaron con una solución de cloro al 1% y agua. Se uso un extractor y aljugo obtenido se adiciono maltodextrina al 1 3 y 5% La deshidratación se llevojugo obtenido se adiciono maltodextrina al 1, 3 y 5%. La deshidratación se llevoa cabo en un secador por aspersión a escala planta piloto con atomizadorrotatorio.



• Diseño experimental:Se uso un diseño experimental de bloques al azar con arreglo factorial 3³ contres repeticiones. Los tratamientos y las variables independientes fueron:tres repeticiones. Los tratamientos y las variables independientes fueron:temperatura de entrada (120, 140 y 160 ºC), flujo de alimentación (9, 11 y 13 ml)y concentración de maltodextrina ( 1, 3 y 5%). La temperatura de salida varioentre 70 y 80 ºC y la presión de aire fue de 4 Kg/cm². La variables dependientes

l d f h d d í di d i l bilid d di ibilid d ti devaluadas fueron: humedad, índice de insolubilidad, dispersibilidad y tiempo dehumedecimiento.

Los datos fueron analizados en el programa STATISTICA mediante un análisisp gMANOVA y una prueba Tukey.

• Caracterización del polvo de cebada:Se evaluó contenido de humedad color proteínas azucares y mineralesSe evaluó contenido de humedad, color, proteínas, azucares y minerales.Además se determinaron las siguientes propiedades: tiempo dehumedecimiento, índice de insolubilidad y dispersabilidad.



RESULTADOS

Caracterización del jugo de cebada:Caracterización del jugo de cebada:

Composición fisicoquímica del juego fresco de cebada



Caracterización del polvo de cebada:

Humedad: La temperatura de aire de entrada al secador influyoHumedad: La temperatura de aire de entrada al secador influyoconsiderablemente en los resultados de humedad obtenidos.

La menor humedad que se presento fue de 3.68& ± 0.10% a las siguientescondiciones de secado: temperatura de entrada de 140ºC, flujo de alimentaciónde 11 ml/min y contenido de maltodextrina del 1%. Mientras que la mayorhumedad fue de 9.69% ± 0.03% a una temperatura de entrada de 160ºC, 13ml/min de flujo de alimentación al secador y 5% de maltodextrina.ml/min de flujo de alimentación al secador y 5% de maltodextrina.

Color: El valor mas alto del componente cromático a* fue de -7.05 ± 0.06 locual corresponde a un polvo con un color verde oscuro obtenido a temperaturad i d t d d 160ºC fl j d li t ió d 13 l/ i 3% dde aire de entrada de 160ºC, flujo de alimentación de 13ml/min y 3% demaltodextrina. A una temperatura de 140ºC se obtuvieron polvos con un colorverde similar al del jugo fresco de cebada.



Proteínas: El jugo presento un contenido de proteínas del 13.04% mientrasque la cebada en polvo tuvo un valor máximo de 19.72%. Lamicroencapsulación por secado por aspersión favoreció el contenido deproteínas esto debido a la liberación de agua en el proceso de secadoproteínas esto debido a la liberación de agua en el proceso de secado.

Azucares: Al igual que las proteínas, el contenido de azucares se concentrodebido a la liberación de agua, pasando de 4.91% en el jugo a 10.28% en elpolvo.

Minerales:

El polvo microencapsulado de cebada contiene minerales necesarios para cubrirel aporte diario de minerales recomendado por la FAO.


p p


P i d d d hid t ió d l lPropiedades de rehidratación del polvo:

Tiempo de humedecimiento: El tiempo necesario para que los polvos dedispersaran en agua fue de 0.36 h en promedio. Los polvos con mayorp g p p ycontenido de maltodextrina presentaron mayor aglomeramiento en suspartículas y se humedecieron mas lentamente.

Índice de insolubilidad: Indica el volumen en ml de sedimento que seÍndice de insolubilidad: Indica el volumen en ml de sedimento que seobtiene cuando un producto solido es reconstituido en agua. Los polvos conmayor contenido de humedad presentaron mayor índice de partículas insolubles,ya que las partículas se aglutinas con mayor facilidad. Igualmente las muestrasy g y gcon mayor contenido e maltodextrina presentaron mayores indices deinsolubilidad.

Dispersabilidad: A menor temperatura y menor humedad los polvosDispersabilidad: A menor temperatura y menor humedad los polvosmostraron porcentajes de dispersabilidad mayores (68.29%) lo cual es favorableen el momento de reconstituir un polvo y obtener un jugo con característicassimilares al jugo de cebada fresco.



CONCLUSIONES

De acuerdo a las condiciones de secado, se tiene que a una temperatura de140ºC del aire de entrada al secador, flujo de alimentación de 11ml/min y uncontenido de maltodextrina del 1% se obtuvo un polvo microencapsulado con 3,68%de humedad, la cual es recomendada para productos en polvo.

A esta misma temperatura se obtuvieron polvos con un color verde similar al jugofresco de cebada.

El polvo de cebada presento un contenido de proteínas, azucares y mineralesadecuados para ser considerada como una posible bebida energética con unporcentaje de nutrientes indispensables para brindar un aporte diario recomendadopor la FAO.por la FAO.

A 140ºC de aire de entrada fue favorable reconstituir el polvo y obtener unproducto con caracteristicas similares al jugo de cebada fresco.



El secado por aspersión ofrece la ventaja de un secado extremadamente rápidopara los productos sensibles al calor, un tamaño y densidad de la partícula deproducto que son controlables dentro de ciertos límites y costos relativamente bajosde operación en especial en el caso de secadores de capacidad grandede operación, en especial en el caso de secadores de capacidad grande.

El corto tiempo de secado requiere un mezclado efectivo del gas y el atomizado;debido a la gran cantidad de intentos por conseguirlo, existe una gran cantidad dediseños de las cámaras de aspersión.

Con el spray dryer se tiene la opción de realizar una producción masiva ycontinúa manteniendo las variables finales del producto controladas Ademáscontinúa, manteniendo las variables finales del producto controladas. Ademáspermite manejar el proceso bajo condiciones asépticas y admite una amplia gamade productos a secar.



Proceso ultra rápido (tiempo residencia del producto entre 10 y 30 segundos)que genera menores costos, debido a que el producto no requiere de otrosprocesos y su presentación queda lista para la distribución.

Fácil dosificación en procesos industriales.

Equipo fácil de manejarEquipo fácil de manejar

Muy poca variación en las propiedades organolépticas

R d l d t d d l i l bl h t l d dRango del producto desde polvo impalpable hasta granulado pasando porpolvos finos


secado por atomización

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