Tipos de Secadores

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TIPOS DE SECADORES Se usan muchos tipos de secadores en la deshidratación de alimentos, la selección de un tipo en particular es guiada por la naturaleza del producto que va a ser secado, la forma deseada del producto terminado, la economía y las condiciones de operación. Los tipos de secadores y los productos en que son utilizados son como sigue: SECADORES PRODUCTOS Secador de Tambor Leche, ciertos jugos de hortalizas, arándanos y plátanos. Cámara de secado al vacío Producción limitada de ciertos alimentos Secador al vacío continuo Frutas y hortalizas Secador de banda continua (atmosférico) Hortalizas Secador congelado Carnes Secadores de esprea Huevos enteros, yema de huevo, albúmina de la sangre y leche Secadores rotatorios Algunos productos de carne, generalmente no se utilizan para productos alimenticios Secadores de cabina o compartimiento Frutas y hortalizas Hornos secadores Manzanas, algunas hortalizas Secadores de túnel Frutas y hortalizas La deshidratación es una operación en la cual tienen lugar la transferencia de calor y la transferencia de masa. El calor es transferido al agua en el producto y el agua es evaporada. Por lo tanto, se elimina vapor de agua. Los secadores pueden ser divididos en dos clases: Secadores adiabáticos, en los cuales el calor es llevado dentro del secador por un gas caliente. El gas dona el calor al agua en el alimento y lleva hacia afuera el vapor de agua producido. El gas caliente puede ser producto de combustión o aire calentado.

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TIPOS DE SECADORES

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TIPOS DE SECADORESSe usan muchos tipos de secadores en la deshidratacin de alimentos, la seleccin de un tipo en particular es guiada por la naturaleza del producto que va a ser secado, la forma deseada del producto terminado, la economa y las condiciones de operacin.Los tipos de secadores y los productos en que son utilizados son como sigue:

SECADORESPRODUCTOS

Secador de TamborLeche, ciertos jugos de hortalizas, arndanos y pltanos.

Cmara de secado al vacoProduccin limitada de ciertos alimentos

Secador al vaco continuoFrutas y hortalizas

Secador de banda continua (atmosfrico)Hortalizas

Secador congeladoCarnes

Secadores de espreaHuevos enteros, yema de huevo, albmina de la sangre y leche

Secadores rotatoriosAlgunos productos de carne, generalmente no se utilizan para productos alimenticios

Secadores de cabina o compartimientoFrutas y hortalizas

Hornos secadoresManzanas, algunas hortalizas

Secadores de tnelFrutas y hortalizas

La deshidratacin es una operacin en la cual tienen lugar la transferencia de calor y la transferencia de masa. El calor es transferido al agua en el producto y el agua es evaporada. Por lo tanto, se elimina vapor de agua. Los secadores pueden ser divididos en dos clases:Secadores adiabticos, en los cuales el calor es llevado dentro del secador por un gas caliente. El gas dona el calor al agua en el alimento y lleva hacia afuera el vapor de agua producido. El gas caliente puede ser producto de combustin o aire calentado.Transferencia de calor a travs de una superficie slida, donde el valor es transferido al producto a travs de una placa metlica, la cual lleva tambin el producto. Generalmente, el producto es puesto en un vaco y el vapor de agua es sacado por medio de una bomba de vaco. En algunos casos, el producto es expuesto al aire y el vapor de agua es eliminado por el aire circulante.Es posible suministrar el calor por mtodos de calentamiento infrarrojo, dielctrico y de microonda.SECADORES ADIABATICOS Secadores de cabina. El secador consiste de una cmara en la cual pueden ser colocadas bandejas con el producto. En los secadores grandes las charolas son colocadas sobre vagonetas para facilitar su manejo; en los secadores pequeos las charolas pueden ponerse sobre soportes permanentes en el secador. El aire es impelido por un ventilador y pasa por un calentador (generalmente un espiral de vapor aleteado) y despus a travs de las charolas del material que se est secando.El secador de cabina es, por lo general, el menos caro de construir, es fcil de mantener y es bastante flexible. Comnmente es usado para estudios de laboratorio en la deshidratacin de hortalizas y frutas y en operaciones comerciales de pequea escala y temporales.Secadores de tnel. Estos secadores son de uso ms comn para la deshidratacin de frutas y hortalizas. Consisten de tneles de 35 a 50 pies de longitud con vagonetas en su interior que contienen las charolas donde es colocado el alimento. El aire caliente es impelido a travs de las charolas. La produccin es programada de tal forma, que cuando es sacada de un extremo del secador una vagoneta con producto terminado, una vagoneta de producto fresco es puesta por el otro extremo.El movimiento del aire puede ser en la misma direccin que el movimiento del producto (flujo paralelo). Esto tiene la ventaja de que l aire ms caliente entra en contacto con el producto ms hmedo, por lo tanto puede usarse aire ms caliente. Por otra parte, el aire en el extremo de salida se vuelve ms fro y ms cargado de humedad y el producto final puede no estar suficientemente seco.El movimiento del aire ms caliente entra primero en contacto con el producto ms seco, de tal manera que puede obtenerse un producto muy seco. Debe tenerse cuidado de no sobrecargar el secador ya que la carga de hmeda puede suspenderse mucho tiempo en el aire caliente y hmedo sin que haya secado en ningn grado. Esto podra dar tiempo para la descomposicin del producto.Por otra parte, el producto seco no debe ser dejado mucho tiempo en el secador, ya que al entrar en contacto con el aire ms caliente puede sobrecalentarse. En general, el tnel de contracorriente utiliza menos calor y da un producto ms seco que el tnel de flujo paralelo.En algunos casos son combinados los dos tipos de tneles en una sola unidad. El producto es puesto primero en un tnel paralelo para aprovechar la alta velocidad inicial de secado en este tipo de tnel. Despus puede ser puesto en un tnel a contracorriente para obtener un producto bien seco.En la operacin de los tneles las condiciones de secado no son constantes. Cuando una charola de material fresco es puesta dentro del tnel, el aire que alcanza el extremo de salida de aire del tnel puede estar ms fro y ms hmedo al principio del ciclo que al final de l. Habr un aumento en la temperatura del aire y una cada en el contenido de humedad en la medida en que es secado el producto en el extremo de entrada del aire.En algunos tneles es utilizado un transportador en lugar de vagonetas y charolas. Esto tiene la ventaja de que s reduce el costo de trabajo y se obtienen condiciones de secado ms uniformes. Sin embargo, se requieren una gran instalacin y una gran inversin.Hornos secadores. Estos son construcciones de dos pisos por lo general. El piso de la parte superior est compuesto de tablillas juntas, sobre las cuales es rociado el alimento. El gas caliente es producido por un horno o estufa sobre el primer piso y pasa a travs del producto por conveccin natural o con la ayuda de un ventilador. El material es volteado y agitado frecuentemente y se requiere un tiempo relativamente largo para el secado. Los hornos secadores son usados para el secado de productos tales como tajadas de manzanas, lpulo y ocasionalmente para patatas.Los anteriores secadores se utilizan, generalmente, para deshidratar piezas relativamente grandes de material. La velocidad de secado es afectada por las propiedades del aire de secado y las propiedades del slido. Las propiedades importantes del aire son, temperatura, humedad y velocidad. Las propiedades del slido a considerar son el tipo y variedad de la hortaliza o fruta, el contenido de humedad libre, el mtodo de preparacin anterior al secado, la forma y tamao de la pieza.Se ha encontrado que el proceso de secado puede ser dividido en dos partes: el periodo de velocidad constante y el perodo en que la velocidad sufre una cada. Durante el primero, la velocidad de secado es gobernada por la rapidez con que el aire puede suministrar calor al agua en la partcula alimenticia y eliminar el vapor de agua producido. Durante este periodo el agua se difunde a la superficie de la partcula tan rpido como puede ser evaporada. Generalmente, la temperatura de la partcula es la de bulbo hmedo del aire en contacto con la pieza. Sin embargo, se alcanza un punto donde el agua no puede difundirse a la superficie tan rpidamente como es evaporada. Entonces la velocidad de secado es controlada por la velocidad de difusin. En la medida que el contenido de humedad disminuye, baja la velocidad de difusin y disminuye la velocidad de secado. El material slido en la partcula comienza a absorber calor del aire y la temperatura de la pieza comienza a aproximarse a la temperatura de bulbo seco del aire.La velocidad de secado durante el periodo de velocidad constante es gobernada, principalmente, por las propiedades del aire de secado. Como el agua en el slido absorbe calor del aire, el aire es enfriado. Ya que el agua en el slido se encuentra a la temperatura de bulbo hmedo, el calor disponible es determinado por la diferencia entre la temperatura de bulbo hmedo y la de bulbo seco del aire ms que por la temperatura absoluta del aire. La presin de vapor del agua en el slido es la del agua a la temperatura del bulbo hmedo del aire, mientras que la presin de vapor del agua en el aire es menor. La diferencia entre las dos presiones de vapor determina la velocidad a la cual puede ser absorbido por el aire al vapor de agua. Por lo tanto, el aire no puede ser enfriado hasta el punto en que no pueda absorber el vapor de agua producido. La velocidad del aire es importante debido a que hay ms aire disponible por unidad de tiempo, hay ms calor disponible y puede ser llevada ms agua hacia afuera en un tiempo dado. Tambin los coeficientes de transferencia de calor y masa son una funcin de la velocidad del aire.La diferencia entre las temperaturas de bulbo hmedo y bulbo seco (depresin de bulbo hmedo) gobierna la velocidad de secado para una velocidad del aire dada. Mientras mayor sea la depresin de bulbo hmedo, mayor ser la velocidad de secado. Para una depresin de bulbo hmedo dada, a mayor velocidad, la velocidad de secado ser mayor. La velocidad de secado tambin es influida por el mtodo de la carga de la charola, ya que este afecta el contacto entre el aire y la partcula alimenticia slida. La forma del slido tiene algn efecto, ya que determina la razn de rea de superficie a peso de slido.Durante el perodo en que la velocidad de prdida de humedad disminuye, la velocidad de secado es determinada por la velocidad a la cual se difunde el agua del centro de la partcula alimenticia a la superficie. La naturaleza del slido y el espesor del producto alimenticio son importantes. Se asume que la superficie el producto tiene un contenido de humedad que est en equilibrio con el aire de secado. Esta humedad de equilibrio es llamada la humedad crtica. La diferencia entre estos niveles de humedad es la fuerza impulsora de la difusin. En la medida que disminuye por consiguiente la velocidad de secado.Cuando el agua sale del slido deja vacos en l y el slido se encoge. A bajas temperaturas de secado las superficies exteriores de una partcula se encogen hacia dentro produciendo una apariencia arrugada. Esto reduce el rea de superficie. A altas temperaturas las superficies exteriores se secan lo suficientemente rpido para formar una cubierta exterior correosa que resiste las fuerzas que la estiran hacia adentro. En este caso, las porciones interiores relativamente suaves son lanzadas hacia la superficie exterior dejando un centro hueco.Cuando la porcin exterior de la partcula se torna ms seca que el centro, los azcares solubles estn en una solucin ms concentrada que los azcares en el centro hmedo. Esto puede establecer un gradiente de concentracin que cause que los azcares se difundan hacia el centro de la pieza. Esto puede llevar a cabo el oscurecimiento de los azcares.Secadores de esprea. Estos son secadores adiabticos y muchas de las consideraciones para el secado adiabtico de slidos pueden ser aplicadas a los secadores de esprea. Ellos difieren en que son usados para secar soluciones, pastas y suspensiones. El producto alimenticio no es llevado sobre una charola o soporte, sino que es dispersado en forma de pequeas gotas que son suspendidas en el aire de secado. Tienen la ventaja de tiempo de secado muy corto, y si son operados apropiadamente, se retiene una gran porcin de sabor, color y valor nutritivo del alimento.Concurrencia horizontal. El secador consiste de una larga cmara. El producto y el aire de secado son inyectados en un extremo de la cmara. El polvo seco cae al piso de donde es sacado por un transportador. Este tipo es fcil de operar y usa velocidades relativamente bajas. El tiempo de secado es limitado por la trayectoria de las partculas inyectadas. Por lo tanto es limitado por la trayectoria de las partculas inyectadas. Por lo tanto, el tamao de las partculas finales es limitado.Concurrencia de flujo vertical hacia abajo. En este secador el gas caliente y el producto alimenticio son introducidos por la parte superior de una torre y viajan hacia abajo. El polvo se colecta en el fondo de la torre. Este secador es muy flexible, pero por lo general es una gran instalacin.Concurrencia de flujo vertical hacia arriba. El gas caliente y el producto alimenticio pueden ser introducidos por el fondo de una cmara y viajar hacia arriba. El producto seco regresa al fondo del secador; el gas hmedo sale por la parte superior. Se usa este tipo de secador cuando se van a manejar materiales finos y de secado rpido. El costo es bajo y la unidad es pequea.Flujo vertical hacia arriba a contracorriente. El gas caliente es introducido por el fondo del secador y el producto por la parte superior. Este tipo de secador no es usado, comnmente, para alimentos debido a que el aire ms caliente pega sobre el producto ms seco, el cual se sobrecalienta.

Flujo mixto. El producto alimenticio es introducido por la parte superior del secador. El gas caliente es introducido por la parte superior de tal forma que sigue una trayectoria en espiral hacia el fondo del secador. Esto permite una larga trayectoria para el viaje de las partculas para una altura de torre dada. Un secador puede ser diseado para tener la espiral de gas regresando hacia arriba y expeler el polvo de la parte superior del secador.El gas caliente utilizado para el secado puede ser un producto directo de combustin o aire calentado. Los productos alimenticios pueden ser rociados con boquillas o atomizadores. Las boquillas de un fluido son las ms comnmente usadas ya que son baratas y altamente flexibles. Los atomizadores centrfugos son utilizados para pastas y materiales que tapan las boquillas. El producto seco se colecta sobre el piso del secador o puede ser colectado en filtros de bolsas o en ciclones.Secadores de aire elevado. Han sido usados secadores especiales en la produccin de alimentos tales como grnulos de patata. Las partculas frescas, hmedas y granulares de patata son mezcladas con aire caliente y llevadas hacia arriba en una columna angosta. La velocidad del aire es tal, que los grnulos son suspendidos en la corriente de aire como van siendo secados. En la parte superior de la columna secadora el producto y el aire entran a una seccin donde la velocidad del aire tiene una cada lo suficiente para que las partculas secadas se asienten en un colector. El aire hmedo sale por la parte superior del secado.TRANSFERENCIA DE CALOR A TRAVES DE SUPERFICIES SOLIDASSecadores de tambor. Tambores rotatorios calentados con vapor de 2 a 6 pies de dimetro son usados para la deshidratacin de productos fluidos. La suspensin es depositada sobre el tambor en una pelcula delgada. El calor es transferido a travs de la pared del tambor a la pelcula del producto. El tambor puede estar expuesto a la atmsfera o puede ser mantenido bajo vaco. El producto seco es quitado del tambor por una cuchilla raspadora. La pelcula secada puede entonces ser molida para obtener un polvo fino.Cmara de secado al vaco. Este consiste de una cabina con anaqueles huecos. El producto es colocado en vasijas sobre los anaqueles o si es slido puede tenderse directamente sobre stos. La unidad es cerrada y es inducido un vaco. Se circula vapor, agua caliente, aceite caliente, Dowtherm o algn otro medio de calentamiento a travs de los anaqueles huecos, calentando el producto. Estas unidades son caras y han sido usadas, principalmente, para productos tales como polvos ctricos, polvo de tomate y otros productos alimenticios de secado inflado.Secadores al vaco continuos. Estos secadores consisten de una banda de acero inoxidable sobre la cual es depositado el producto.La pelcula sobre la banda pasa sobre una fuente de calor, un tambor calentado o una parrilla de espirales de vapor y el calor pasa a travs de la banda a la pelcula del producto. En algunos casos puede ser suministrado calor adicional de la parte superior por medio de lmparas infrarrojas. El producto puede ser enfriado haciendo pasar la banda sobre un tambor fro. La pelcula secada es quitada de la banda por una cuchilla raspadora y molida. La unidad entera est encerrada y puesta bajo vaco.El calentamiento en los dos tipos anteriores de secadores es hecho casi totalmente por conduccin, lo cual limita el espesor de la pelcula que puede ser secada. El buen contacto trmico presenta un problema con los slidos. Las unidades y sus accesorios, generalmente, son caros en su construccin y operacin. Esto ha limitado su uso en la industria alimenticia con excepcin del secador del tambor.