CONTENIDO DE HUMEDAD EN EQUILIBRIO. Contenido de humedad.Antes de comenzar con el estudio de los balances de materia y energía en el proceso de secado, resulta conveniente definir y conocer algunos términos que permiten expresar la cantidad de agua que contiene el sólido a secar, así como la cantidad de agua que es necesario eliminar para secarlo. Al igual que en el caso del aire húmedo, consideraremos que el sólido húmedo está formado por una parte completamente seca (sólido seco) más una cierta cantidad de agua. Contenido de humedad en base húmeda, es la cantidad de agua que contiene el sólido referido al sólido húmedo (sólido seco + agua). W= mw/(mw + ms) kg de agua/ kg sólido (x100 = % ) Este será el que se utilice salvo que se indique otra cosa. Contenido de humedad en base seca, es la cantidad de agua referida al sólido seco: Ws = mw/ms kg de agua/kg sólido seco (x100 = % ) donde hay que tener en cuenta que este porcentaje puede ser mayor del 100% en el caso de que el producto contenga más agua que parte sólida. Resulta muy sencillo relacionar un contenido con el otro: W = Ws/(Ws+1) Ws = W/(1-W) Humedad en el equilibrio x*. Es el contenido de humedad de una sustancia que está en el equilibrio con una presión parcial dada del vapor. Humedad ligada. Se refiere a !a humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor en el equilibrio menor que la del líquido puro a la misma temperatura. Humedad no ligada. Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor en el equilibrio igual a la del líquido puro a la misma temperatura. Cuando una sustancia se expone al aire (no saturado) comenzará a evaporarse o condensarse agua en él hasta que las presiones parciales del vapor contenido en el aire y del líquido contenido en el sólido se igualen. Entonces el sólido y el aire estarán en equilibrio, llamándose humedad en equilibrio, We, al contenido de agua en base seca que tiene el sólido en ese momento y siempre que no cambien las circunstancias externas (temperatura o humedad principalmente). Para una temperatura dada, la humedad en equilibrio del sólido dependerá, por tanto, de la humedad relativa que tenga el aire. Al representar gráficamente HR frente a We (o vicerversa) se obtiene una curva de equilibrio, que será distinta para cada sustancia y para cada temperatura. Para Sólidos En la figura se muestran algunas relaciones típicas de humedad en el equilibrio. Aquí. para obtener la saturación relativa o humedad relativa del gas. porque entonces las curvas son aplicables en un rango modesto de temperaturas y no se limitan únicamente a una temperatura. la presión parcial en el equilibrio del vapor de agua en la corriente gaseosa se dividió entre la presión de vapor del agua pura p. en donde la humedad en cada caso es agua. . se ve que la humedad en el equilibrio es similar en muchos aspectos al equilibrio de adsorción. muestran diferentes curvas en el equilibrio. la humedad que excede a la que se encuentra en B. por el contrario. especialmente los de origen vegetal (como el tabaco.3 kg/kg sólido seco (punto B). humedad en suave combinación química con el material celulósico. no obstante. Si se expone a aire saturado. y se expone a una corriente continua de aire con 0. humedad presente como una solución líquida de porciones solubles del sólido y como una solución de sólidos. 0. la madera perderá humedad por evaporación hasta que alcance por fin su concentración en el equilibrio que corresponde al punto A sobre la curva. ejerce la presión de vapor del agua pura a la temperatura predominante. como el óxido de zinc en la figura. cuando están húmedos con líquidos diferentes al agua. esponjosos. Generalmente. Esta humedad se llama agua ligada. los materiales celulares. . como se muestra en la figura. Los mismos sólidos. siempre que este último sea inerte frente al sólido y sea la misma presión en ausencia de gas no condensable.Considérese la curva para la madera. Diferentes sólidos tienen diferentes curvas de humedad en el equilibrio. Si la madera contiene inicialmente un contenido muy alto de humedad. si la humedad. el efecto de cambios grandes de temperatura. agua no ligada. la madera puede tener un contenido en humedad mayor de 0. no provocará pérdidas adicionales de humedad del menor humedad relativa. muestran contenidos relativamente bajos de humedad en el equilibrio. está físicamente adsorbida. Una mayor exposición a este aire.35 kg agua/kg sólido seco por ejemplo. puede ser humedad contenida dentro de las paredes de la estructura de la planta. que corresponde al origen de la curva. Eliminar toda la humedad. generalmente muestran elevados contenidos de humedad en el equilibrio.6 de humedad relativa. antes que de cualquier otra forma. Con frecuencia. los sólidos inorgánicos. hay que exponerlo a aire perfectamente seco. La humedad contenida en la madera hasta una concentración que corresponde al punto B en la figura. humedad que ejerce una presión de vapor menor que la del agua pura. La presión parcial en el equilibrio para un sólido es independiente de la naturaleza del gas seco. que son insolubles en el líquido y que no muestran propiedades especiales de adsorción. en la figura). humedad dentro de pequeños capilares y huecos en todo el sólido o bien adsorbida sobre la superficie. La humedad en el equilibrio para una especie dada de sólido puede depender del tamaño de partícula o de la superficie específica. aun por periodos indefinidamente grandes. siendo uno de los métodos más comunes vigentes de mayor importancia en todos los sectores para la producción de productos sólidos. de equilibrio transporte de ambos sistemas. (Crapiste.La curva de equilibrio cambia con la temperatura. son de vital importancia para modelar el proceso y diseñar el secador. La deshidratación de alimentos es un proceso que involucra la transferencia de y energía. 1997). SECADO CON AIRE ¿Qué es secado? Secado generalmente se refiere a la remoción de líquido de un sólido por evaporación El secado es el proceso más antiguo utilizado para la preservación de alimentos. Existen en tablas en las que se obtiene la humedad de equilibrio de un sólido cuando se encuentra en contacto con aire a distintas temperaturas y humedades relativas. Las operaciones de deshidratado son importantes en la industria de la química y de alimentos. El objetivo principal del secado de fruta es remover es remover agua del solido hasta un nivel en donde el crecimiento microbiológico y la deterioración por reacciones químicas seas minimizadas. así como de las propiedades termo-físicas. . El entendimiento de estos dos mecanismos en el alimento a secar y el aire o gas de secado. Este segundo subproceso depende de las condiciones externas de temperatura. significa que la capa de humedad de la superficie ha sido casi evaporada . área de exposición y el tipo de secador empleado. 2. se presenta dos subprocesos.Transferencia de la humedad interna del solido hacia la superficie de este y su subsecuente evaporación. Cuando un sólido húmedo es sometido a un proceso de secado. la vaporización empieza cuando el contenido de humedad en el sólido llega a la superficie de este.PROCESO DE SECADO La gran variedad de alimentos deshidratados hoy en día están disponibles en el mercado Han despertado el interés de las especificaciones de calidad y conservación de energía enfatizando la necesidad de los entendimientos de los procesos de secado. su temperatura y su contenido de humedad. humedad. la velocidad del secado es uniforme.. El comportamiento de los sólidos en el secado es medido como la perdida de la humedad como una función del tiempo. 1. El movimiento de la humedad dentro del solido es una función de naturaleza física del sólido.Transferencia de energía en forma de calor del medio ambiente que rodea al solido para evaporar la humedad de su superficie. Cuando el contenido de humedad promedio ha alcanzado el contenido crítico de humedad. durante la primera etapa del secado.. Existen tres etapas en el proceso de secado como se observa en la siguiente figura 1 y figura 2. Durante este periodo el paso controlante es la difusión del vapor del agua a través de la interface de humedad-aire. y flujo de aire. presión. son dos factores importantes que afectan a la calidad del proceso y evitan las perdidas físicas. estructurales y químicas y nutricionales del alimento. la velocidad del movimiento interno de humedad disminuye. Un proceso de secado optimo es cuando el tiempo en el que se lleva a cabo es el mínimo.La segunda etapa. . utilizando un mínimo de energía. termina el tiempo de secado y las condiciones requeridas para el proceso de secado. lo cual está estrechamente relacionada con la eficiencia energética del secador empleado. provocando que la velocidad de secado aumente hasta que el contenido de humedad llegue a su punto de equilibrio con la humedad del aire de secado es aquí donde el proceso de secado termina. conforme la concentración de humedad se reduzca. En la tercera etapa. el paso controlante es la velocidad a la que la humedad se mueve en el interior del sólido como resultados de gradientes de concentración. La velocidad y uniformidad del secado. El contenido final de humedad. está formada por el periodo de secado de la superficie insaturada hasta lograr una completa evaporación del liquido contenido en la superficie del solido.