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LIMA - PER
Secado de pulpa de fruta
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIALA MOLINA
FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
Departamento de Ingeniera de alimentos yproductos agropecuarios
SECADO DE PULPA DE FRUTA
SECADO DESECADO DE
PULPA DEPULPA DE
FRUTAFRUTA
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Secado de pulpa de fruta
CURSO: Maquinaria para la
industria alimntaria
PROFESOR: Ed!in Orland" #ald"n
C$am"rr"
INTEGRANTES:
Latin% Valdi&ia' Pa"la
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Secado de pulpa de fruta
L"&ra Frn(nd%' )"sp$ Luis
Ma*allans L+&an"' ,arn
P-a A.r*/' As$l0
R0s In1ants' Pamla
R"n2r"s Narra' )"r* Luis
RESUMEN
El secado de pulpa de fruta, como post-operacin despus de la obtencin de
la misma, ha tenido un incremento significativo en los ltimos aos ya que
prolonga la vida til de la pulpa, mejora su presentacin, reduce volumen
ocupado, da valor agregado, etc.
El objetivo del presente trabajo fue determinar el secador ideal para la
obtencin de pulpas deshidratadas de fruta. e busc diversos equipos de
secado para este producto, reconociendo sus ventajas y desventajas tanto a
nivel econmico, productivo, entre otros y se eligi el equipo que m!s se
ajustaba a las caracter"sticas deseadas.
El equipo elegido fue el secador de tambor rotatorio #$%-&'' pues cumpl"a
con las condiciones m!s adecuadas para la deshidratacin de pulpa de fruta, a
nivel terico para una planta mediana.
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Secado de pulpa de fruta
I. INTRODUCCINEn el procesado de alimentos se utili(an distintos tipos de procedimientos que
transforman la materia prima a diversos productos elaborados. Estos muchas
veces cambian por completo la forma de la materia prima y as" tambin lo
hacen con sus propiedades nutritivas, el sabor, la te)tura, etc.
*no de dichos procesos para la transformacin de la materia prima es el
secado.
El secado se basa en la eliminacin del agua libre que se encuentra en la
materia prima mediante la transferencia de calor al alimento. +icha
transferencia de calor hace que el agua libre del alimento se evapore y as"
pueda salir del mismo.
a eliminacin de agua se da hasta que se llegue a un equilibrio entre el
alimento y el aire o el medio de secado.
El secado permite la inhibicin del crecimiento microbiano y de la actividad
en(im!tica, dado que la actividad de agua se reduce.
dem!s de las propiedades de conservacin, permite reducir el tamao y el
peso de la materia prima, lo cual es una ventaja ya que se reducen los gastos
de almacenamiento y transporte.
*na de las desventajas que presenta es que altera con cierto grado las
caracter"sticas sensoriales as" como, el valor nutritivo de los alimentos.
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Secado de pulpa de fruta
e tiene una amplia gama de procesos de secado en la industria los cuales
son
- ecado al sol.
- ecado por rodillos o tambores.- ecado a la sombra.- ecado por paso de aire /bandejas0.- tomi(acin- iofili(acin, etc.
II. SECADO DE PULPA DE FRUTA
3.1. Definicin de pulpa de frua
a parte comestible de la fruta entera, segn corresponda, sin c!scara, piel,
semillas, pepitas y partes similares, cortada en rodajas /rebanadas0 o
machacadas pero sin reducirla a un pur /12, 3''40.
!.!. Secad"
a deshidratacin o secado de alimentos es una de las operaciones unitarias
m!s utili(adas en la conservacin de los mismos.
En los procesos de deshidratacin el agua del alimento es eliminada, en mayor
o menor grado, y se consigue con ello una mejor conservacin microbiolgica,
adem!s de retardar muchas reacciones indeseables. unque esta
conservacin del alimento tiene una gran importancia, con la deshidratacin
tambin se logran disminuir los costes de envasado, manejo, almacenado ytransporte, ya que se disminuye el peso del alimento, y en algunos casos el
volumen.
pesar de que los trminos de secado y deshidratacin se utili(an como
sinnimos, en realidad no debiera ser as", ya que se considera que un alimento
est! deshidratado si no contiene m!s de 3.&5 de agua, mientras que uno seco
puede contener m!s de 3.&5 /6bar( y %arbosa-7!novas, 3'880.
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Secado de pulpa de fruta
!.#. I$p"rancia del %ecad" de &u'" de frua
a deshidratacin de jugos de frutas es la forma superior y m!s desarrollada
para su conservacin natural sin preservantes, envase, manipulacin y
transporte9 algunas de las tecnolog"as de deshidratacin constituyen
tecnolog"as de punta patentadas y permiten la obtencin de jugos de frutas y
a(car amorfo en polvo con o sin empleo de calor, pero sin afectacin
considerable de sus constituyentes originales /vitaminas, prote"nas, etc.0, que
conservan las mismas propiedades organolpticas y el valor nutritivo cuando se
disuelven en agua para su consumo.
!.(. T)cnica% de %ecad" para pulpa% de frua%
!.(.1. Secad" p"r c"n'elacin " fr*"
Empleado para productos termo sensibles como las producciones
biotecnolgicas y farmacuticas de alto valor agregado. Estas variantes fueron
desarrolladas, por las dificultades iniciales afrontadas en el secado con calor y
sin adicin de agentes de secado a los jugos de frutas naturales sin concentrar.
Estos inconvenientes principales son la formacin de aglomerados,
carameli(acin y adherencia de los a(cares a las paredes del secador por el
efecto del calor, cuando no se emplean equipos de secado y:o dispositivos
adecuados.
3.4.8.8. ecado por congelacin o liofili(acin
a deshidratacin mediante este tipo de secado constituye un procesodiscontinuo, sofisticado y costoso, su uso est! limitado por la consistencia o
te)tura del material a secar9 as" como por el valor agregado del producto final
obtenido, por lo que se emplea fundamentalmente en el secado productos
biotecnolgicos y farmacuticos. +entro de esta variante se pueden citar las
producciones de jugos de frutas /man(ana, uva y mandarina0 deshidratados en
polvo, mediante congelacin del jugo l"quido me(clado a -;'
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1igura 8. Esquema de un liofili(ador
3.4.8.3 +eshidratacin de jugo de caa por presin en fr"o
El guarapo natural deshidratado es obtenido y comerciali(ado en 7osta =ica.
e seala que el producto final retiene todas las vitaminas y minerales que se
encuentran en forma natural en la planta, y que por otra parte, es m!s natural y
soluble que el a(car crudo, se puede utili(ar en bebidas fr"as y calientes, en
pasteler"a y para la preparacin de salsas.
!.(.!. Secad" e$pleand" cal"r
Esta v"a de secado comprende procesos menos costosos continuos o no,
empleados para el secado industrial de productos.
3.4.3.8. ecado en secadores rotatorios de tambor de pel"cula
+entro de esta variante se encuentra la obtencin de jugos de vegetales
deshidratados y a(car. Este procedimiento tiene como inconvenientes las
altas concentraciones a alcan(ar en el evaporador />& a ?'
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Secado de pulpa de fruta
1igura 3. ecador de rodillos
3.4.3.3. ecado empleando secadores spray /tomi(ador0
En este proceso las transferencias de calor y de masa se reali(an mediante
con tacto directo del gas caliente con la nube de finas gotas dispersas en forma
de roc"o o neblina. *na ve( completado el secado, el gas enfriado y el slido en
forma de finas part"culas o en polvo, se separan mediante el empleo de
ciclones. +ebido a la enorme superficie total de desecacin, al pequeo
di!metro de las gotas producidas y a la alta temperatura del gas de secado, el
tiempo real de desecacin se mide en fracciones de segundos y el tiempo total
en el secador no e)cede por lo general los ;' segundos /7ampo et al.,3'8'0.
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Secado de pulpa de fruta
1igura ;. tomi(ador
III. SECADOR DE ROTATORIOS DE TAM+OR ORODILLOS
El proceso de secado en tambor consiste b!sicamente en el secado de una
delgada pel"cula de solucin o suspensin adherida sobre un tambor
caliente y la posterior remocin de la pel"cula de slido seco mediante una
cuchilla. Este proceso tambin es conocido con el nombre de secado en
rodillos, mientras que el trmino secado en cilindros suele usarse para
indicar el secado de hojas continuas de materiales como son papel,
pel"cula, etc.
El secador de tambor consiste b!sicamente en uno o dos tambores huecos
calentados internamente, sobre los cuales se aplica la solucin o
suspensin por distintos mtodos de alimentacin. El vapor es el medio
calefactor de uso normal para el secado a presin atmosfrica, aunque
algunas veces se usan gases calientes. @ara el secado en tambor bajo
vac"o, el tambor puede ser calentado por medio de agua caliente o con
vapor a presin subatmosfrica /Aonhebel y Boss, 3''30.
Este tipo de secador se considera indirecto y continuo, ya que el calor de
desecacin se transfiere al slido hmedo a travs de una pared de
retencin. El l"quido vapori(ado se separa independientemente del medio
de calentamiento y la velocidad de desecacin depende del contacto que se
estable(ca entre el material hmedo y la superficie caliente /costa #urtadoy %urgos Bej"a, 3'830.
Aonhebel y Boss /3''30 sealan que la limpie(a del secador de tambor es
sencilla. El costo de mantenimiento del secador de tambores gemelos es
bajo, pero para el secador de doble tambor y el secador al vac"o puede ser
mucho mayor.
@or ra(ones de seguridad, respecto a las tensiones generadas, el tamao
m!)imo del secador est! limitado apro)imadamente a 83 m3de superficie
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de secado y por ello puede convenir el uso de varias m!quinas para obtener
una produccin elevada. En estas circunstancias, el considerable costo de
la instalacin y el aumento de las necesidades de mano de obra que
implican, tienden a reducir las ventajas del proceso de secado en tamborque es relativamente econmico.
#.1. Ecuaci"ne% de ran%ferencia de cal"r del %ecad"r p"r r"dill"%
costa #urtado y %urgos Bej"a /3'830 nos detallan las ecuaciones que
intervienen durante el proceso
#.1.1. ,el"cidad 'l"-al de %ecad"
+onde
C dD:dt velocidad de secado /g de agua:s0.
C !rea superficial e)terior del tambor /m30 en contacto con el producto.
C * coeficiente global de transferencia de calor /F: m3 G70.
C H diferencia media de temperatura entre la superficie interna del tambor
y la pel"cula secada.
C #fg calor latente de vapori(acin para la eliminacin de humedad en el
producto alimenticio /I:g0
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#.1.!. C"eficiene 'l"-al de ran%ferencia de cal"r
+onde
= resistencia trmica total entre el vapor y el producto
hJ coeficiente convectivo de transferencia de calor de la capa l"mite de
vapor
KL espesor de la pared del cilindro
MD coeficiente de conductividad de la pared del cilindro, apro)imadamente
8& F:m para el acero ino)idable
#l coeficiente convectivo de transferencia de calor del producto
!rea superficial e)terior del tambor /m
3
0 en contacto con el producto.* coeficiente global de transferencia de calor /F:m3. G70.
#.!. Mecani%$" cin)ica de %ecad"
*n elemento fundamental en el proceso de secado es el estudio de la
intensidad de la trasferencia de masa en el mismo. @ara esto es necesario
conocer los elementos m!s tiles de la transferencia de calor y masa que
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Secado de pulpa de fruta
funcionen en los secaderos de contacto directo. a intensidad de la
transferencia de masa depende de una serie de factores que van desde
condiciones internas a e)ternas. as condiciones e)ternas est!n definidas
por la resistencia a la transferencia de calor y de masa de la capa l"mite ylas condiciones internas est!n definidas, por la transferencia de calor y de
masa a travs del slido. 7uando se seca un slido se producen dos
procesos fundamentales y simult!neos
Hransmisin del calor para evaporar el l"quido. Hransferencia de masa en humedad interna y l"quido evaporado.
6ndependientemente del mecanismo de transmisin de calor /conduccin,
conveccin, radiacin o una combinacin de cualquiera de stos0, el calor
tiene que pasar primero a la superficie e)terior y desde sta al interior del
slido /costa #urtado y %urgos Bej"a, 3'830.
Cuadr" 1/ ,ARIA+LES DEL PROCESO
,aria-le% Fi&a% ,aria-le% Manipulada% Jelocidad de rodillos 7oncentracin de slidos en la
muestra
eparacin entre los rodillos Hemperatura del vapor
I,. PARTES DEL SECADOR DE TAM+OR O RODILLOS
as partes del secador de tambor o rodillos son las siguientes segn unmodelo diseado por +ryers /3'840
%astidor principal.-
7uerpo fabricado en hierro fundido o acero al carbn.
Hambores de secado.-
1abricados con hierro fundido, hierro fundido cromado o con
revestimiento de cromo:n"quel.
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%arras portacuchillas.-
=evestidas de acero al carbono o de acero ino)idable con accionamiento
neum!tico de manera est!ndar, pueden tener adem!s cuchillas de
mecanismo oscilante opcional.
7uchillas.-
Elaboradas con acero ino)idable especial y el soporte fijador de las
cuchillas de acero ino)idable est!n revestidas de bronce de berilio.
@lacas de sello.-
uministrados en caso necesario, revestidos de resina fenlica o similar.
=odillos de alimentacin.-
e utili(an para el secado por tambor de materiales a base de almidn o
pastas. on fabricados en hierro fundido, hierro fundido cromado o aceroino)idable, y accionados por los piones del motor principal de la rueda
del engranaje, o por unidades de motor de un solo eje, disponibles con
refrigeracin o calefaccin interna si fuera conveniente.
Engranaje de seguridad.-
Hodos los rodillos de alimentacin y los tambores gemelos o dobles
est!n provistos de un equipo de seguridad con resorte.
ne)os:apndices.-
lgunos accesorios pueden ser una campana e)tractora de humos, apta
para atmsfera de nitrgeno o cubierta para vac"o.
u)iliares est!ndar.-@ueden ser transportadores laterales y
transversales, engranaje de alimentacin transversal, control de
alimentacin autom!tico, trituradores de producto, entre otros
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Secado de pulpa de fruta
,. DISE0OS DE SECADORES DE TAM+OR O
RODILLOS
.1. Secad"r de a$-"r 2nic"
+ependiendo del nmero de rodillos aplicadores utili(ados, la capa formada
sobre el secado tambor puede ser m!s gruesa o m!s delgada. a especial
construccin de este secador hace que sea especialmente adecuado para el
procesamiento o pastosa productos pulposos. Esto es debido al sistema
aplicador, que garanti(a una distribucin perfecta del producto a lo largo de
toda la longitud del tambor. dem!s, el efecto de amasado de los rodillos, evita
que los productos pegajosos formen grumos.
&.8.8.ecador de tambor con rodillos aplicadores
os rodillos de aplicacin hacen que sea f!cil para regular la
alimentacin del producto. dem!s, tienen un efecto de amasado que
evita la formacin de grumos en materiales pegajosos, con una
distribucin perfecta a lo largo de la longitud del tambor, el sistema es
ideal para el procesamiento de pasta o pulpa como el producto elegido
en este trabajo.
1igura 4 ecador de tambor con rodillos aplicadores
1uente A+=6HN /3'840
;.8.3. ecador de tambor con el rodillo de inmersin inferior
*na versin diseada para aplicaciones espec"ficas y productos
qu"micos. En esta m!quina, el rodillo se sienta por debajo y se sumergeen el producto, recogiendo una capa de l"quido para la transferencia al
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tambor, la cual es similar al funcionamiento de una imprenta /A+=6HN,
3'840
1igura & ecador de tambor con rodillos aplicadores
1uente A+=6HN /3'840
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Secado de pulpa de fruta
.!. Secad"r de d"-le a$-"r
*n secador de doble tambor se utili(a a menudo para los productos con
viscosidades m!s bajas. El producto se introduce en el colector de aceite entre
los dos tambores, la distancia entre los tambores se puede ajustar conprecisin para controlar el espesor de la capa en la bater"a. Esta m!quina
tambin se puede utili(ar como dos secadores de tambor simple con rodillos
aplicadores.
&.3.8. ecador de doble tambor
7on este sistema, el producto se introduce en la l"nea de contacto entre
un par de tambores /que siempre girar en direcciones opuestasO, estapequea brecha entre los tambores es ajustable con precisin para
optimi(ar el espesor de la pel"cula.
1igura P ecador de doble tambor
1uente A+=6HN /3'840
&.3.3. ecador de doble tambor con rodillos aplicadores
El secador de doble tambor con rodillos de aplicacin es adecuado para
clientes con m!s variables en su gama de productos. Esta configuracin
multifuncional ofrece mayor versatilidad que combina las ventajas de
ambos sistemas, secadores de tambor individuales y dobles.
1igura Q ecador de doble tambor con rodillos aplicadores
1uente A+=6HN /3'840
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Secado de pulpa de fruta
,I. E%pecificaci"ne% )cnica% caracer*%ica% del
%ecad"r de a$-"r r"a"ri" 34+566e buscaba un equipo que pudiera satisfacer las necesidades de secado de
pulpa de fruta a nivel industrial /en una planta mediana0, as" pues se decidi
por el secador de tambor rotatorio #$%-&'' fabricado por la empresa Rutong,
ya que est! empresa e)tranjera cuenta con m!s de 8' aos de e)periencia y
ofrece un producto de calidad y garant"a.
7uadro 3.3.8. Especificaciones tcnicas del secador de tambor
rotatorio
Stem : modelo #$%-&''7apacidad de evaporacin de agua
/g:h0#76
@roductividad /g:h0 66Hemperatura de aire de entrada /G70 8966
Jelocidad de rotacin /r.p.m.0 65117onsumo de combustible /g:h0 876
@otencia total /D0 #(.(
+imensiones e)terioresongitud /m0 11ncho /m0 !ltura /m0 #@eso /H0 !6
1uente Rutong /3'8&0
1igura 3.3.8. ecador de tambor rotatorio
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Secado de pulpa de fruta
1uente Rutong /3'8&0
El secador de tambor rotatorio #$%-&'' se caracteri(a por su f!cil operacin y
alta eficiencia, lo que permitir"a que sea usado no slo por el jefe de planta sino
tambin por los operarios previamente entrenados. dem!s este equipo
emplea horno con tiro de aire caliente de combustin directa como fuente de
calor.
s" mismo, esta empresa ofrece el secador de tambor rotatorio #$%-8&'',
equipo muy similar al anterior pero de mayor capacidad y consumo energtico.
s" pues, buscando la econom"a y mejor uso de los recursos de una planta de
procesamiento de pulpa de frutas mediana se prefiri el secador #$%-&''.
,II. CONCLUSIONES
El secador de tambor rotatorio #$%-&'' es el equipo elegido para
secado de pulpa de fruta, siendo dependiente de la capacidad de
produccin de la planta. @ara reali(ar un secado de pulpa de fruta, es necesario que esta se
encuentre con la viscosidad necesaria para poder reali(ar el
procedimiento del paso a travs de los rodillos. as pastas de frutas tambin son recomendadas para poder secarlas
con un secador de tambor. E)isten muchos diseos de secadores de tambores rotatorios,
fabricados por diferentes empresas, sin embargo se decidi que el
secador tambor m!s adecuado es el que posee un solo tambor.
,III. RECOMENDACIONES e debe evaluar primero que tipo de pulpa de fruta se va a
deshidratar para elegir el secador adecuado que le brinde las
mejores condiciones al producto final.
as temperaturas de secado no deben ser muy elevadas para no
degradar los nutrientes de las pulpas de frutas.
I:. +I+LIO4RAF;A
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costa #urtado, .1. y %urgos Bej"a, I.. 3'83. 7ondiciones de
operacin de un secador de rodillos en la deshidratacion de residuos de
tomate /Lycopersicum esculentum Mill0. Hesis 6ng. limentos. antiagode 7hile. *niversidad del Jalle.
ndrit(, $. 3'84. $ouda drum dryer. %uilt on solid principles. Jisitado el
8Q:'&:8P. +isponible en
http::DDD.andrit(gouda.com:uploads:docs:A+=6HNT$oudaTdrumTdry
erTbrochureTdefTmail.pdf 7ampo,1.9 +"a(, .9 #ern!nde(, R. y %orges, +. 3'8'. ecado de jugos
en la industria a(ucarera como alternativa sostenibleICIDCA44 /30, pp.
3P-;;.+isponible en http::DDD.chinadrier.es:8-drum-dryer-3.htmlU
+ryers, . 3'84. Hecnolog"a del secado. Espaa. Jisitado el 8&:'&:8P.
+isponible en http::caperva.com:marca-representada:simon-dryers 12:2B. 3''4. 7omisin del 7ode) limentarius 7omit sobre frutas
y hortali(as elaboradas. Jigsima segunda reunin. 12, =oma. 6bar(, . y %arbosa-7!novas. 3'88. 2peraciones *nitarias en la
6ngenier"a de limentos. Ediciones [email protected]. Aonhebel, $. y Boss, ..#. 3''3. El secado de slidos en la industria
qu"mica. Editorial =evert .. Espaa. Rutong. 3'8&. B!quina secadora de tambor rotatorio. Jisitado el
8&:'&:8P. +isponible en http::DDD.chinadrier.es:8-drum-dryer-3.htmlU Rutong. 3'8&. B!quina secadora de tambor rotatorio. Jisitado el
8&:'&:8P.