Guia final de secado

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
Ingeniería en Alimentos
LEM V
Grupo: 2852
GUIA 3. Conceptos de secado con aire
caliente.
Alumno:
 Melo Cruz Stephanie
Profesores:
Virginia López García
José Oscar Germán Ibarra
Semestre: 2018-II
Fecha: Martes, 13 de febrero del 2018

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1. Definición de secado.
Es una operación unitaria que se aplica a los alimentos, ya sean sólidos, líquidos en
los que existe una mezcla solido-liquido continua y de un solo componente volátil,
para la eliminación del componente volátil que normalmente es agua, pero no
siempre. Su objetivo es retrasar la velocidad de las reacciones microbiológicas y
enzimáticas. Es una operación simultánea de transferencia de calor y de masa.
En general, el secado significa la remoción de cantidades de agua relativamente
pequeñas de cierto material. La evaporación se refiere a la eliminación de
cantidades de agua bastante grandes; además, ahí el agua se elimina en forma de
vapor a su punto de ebullición. En el secado, el agua casi siempre se elimina en
forma de vapor con aire (Geankoplis, 1998).
2. Ventajas y desventajas del secado con aire caliente.
Desecación con aire caliente: El alimento se pone en contacto con una corriente
de aire caliente. El calor se aporta al producto principalmente por convección
El proceso de secado de alimentos no sólo rebaja su contenido en agua, sino que
puede afectar otras características físicas y químicas de los mismos, como son
destrucción de nutrientes, reacciones enzimáticas y no enzimáticas, entre otras.
Ventajas Desventajas
- Disminuye el peso del alimento.
- Prolonga la vida útil por la reducción de
su aw (de 24 hrs hasta 48 meses).
- Producto más concentrado.
- Se elimina la posibilidad de su deterioro
biológico.
- Produce a menudo otro alimento más
apto para su consumo.
- Se reduce el peso hasta su quinta parte
y hasta quince veces menos masa.
- Se reduce el volumen del alimento.
- Aumenta la eficiencia en el transporte y
almacenaje del producto.
- Estabilidad microbiológica y
fisicoquímica.
- Rehidratación a las condiciones
requeridas.
- Alteración de calidad nutricional.
- Afecta profundamente las
características del alimento (textura,
sabor, color, etc).
- Al rehidratarse, no presenta las
características del producto fresco, ni
en sabor ni en textura.
- La eliminación del agua debe
hacerse de modo que el perjuicio
sobre su calidad sea el mínimo.
- Es una operación que consume
mucha energía y eso aumenta el
costo del producto terminado.
- Necesidad de un empacado y
envasado adecuado.

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3. Efectos del secado sobre las propiedades de los alimentos.
El secado aumenta la duración de la conservación del producto pero modifica su
calidad: aspecto, textura, gusto y composición nutricional. Las degradaciones del
producto están ligadas principalmente a la duración y temperatura de secado. Para
cada producto se puede definir una temperatura máxima admisible que se
recomienda no sobrepasar. Muchas reacciones físico-químicas son activadas por la
temperatura y en consecuencia el secado provoca una aceleración de estas
reacciones.
a) Cambios en el color (Reacciones de Maillard y reacciones
enzimáticas).
La actividad enzimática puede proceder de enzimas endógenas presentes de forma
natural en la materia prima o de enzimas termo-resistentes procedentes de
microrganismos. Si estas enzimas no son inactivadas por el calor pueden producir
reacciones enzimáticas en alimentos con bajo contenido de agua. Es necesaria
una cantidad mínima de agua para la actividad enzimática, es decir existe una
correlación entre las reacciones enzimáticas y la actividad de agua.
Aparentemente es necesaria la presencia de agua líquida para el transporte del
sustrato hacia la enzima (la velocidad de las reacciones enzimáticas está limitada
por la actividad de agua). El secado llevado hasta actividades de agua inferiores a
0,4 limita la actividad enzimática.
Desde otro punto de vista, los productos más afectados por las reacciones de
Maillard, pardeamiento no enzimático, son las frutas y los productos cárnicos,
también pueden darse en algunos productos lácteos. Este tipo de reacciones está
favorecido cuando más ácido es el producto, rico en ácido ascórbico (vitamina C),
en glúcidos y en proteínas. Las reacciones de Maillard se reducen en la medida que
el secado permita bajar rápidamente la actividad de agua, por debajo de 0,5 en la
medida de lo posible, y que la temperatura del producto permanezca a niveles
inferiores a la "temperatura crítica" de 50-55°C, aunque este nivel es función del
producto. Un secado a baja temperatura no limita necesariamente el pardeamiento
no enzimático pues el tiempo de secado es, en general, mayor. El producto
permanece, por tanto, más tiempo a niveles de humedad que favorecen a la vez las
reacciones de Maillard y el desarrollo microbiano. Además, la oxidación de los
lípidos, debida al secado a baja temperatura, puede ser un factor limitante. Es
preferible pues un secado rápido a alta temperatura, siempre que la temperatura
permanezca por debajo de la temperatura "crítica". El pardeamiento no enzimático
puede aparecer también durante el almacenamiento, por esta razón, puede ser
interesante, particularmente en frutas, el empleo de anhídrido sulfuroso, antes o
después del secado, para ralentizar estas reacciones.

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b) Cambio en la textura.
La temperatura y la velocidad de deshidratación ejercen un efecto determinante
sobre la textura de los alimentos. Por lo general, las velocidades de deshidratación
rápidas y las temperaturas más elevadas provocan mayores cambios, que
velocidades de deshidratación más lentas y temperaturas más bajas.
El tejido celular, vegetal o animal, en estado vivo
presenta una firmeza típica. Las paredes celulares
están bajo tensión y el contenido celular bajo
compresión. La pared celular posee una
resistencia y elasticidad, que la hace capaz de
admitir determinados esfuerzos y volver después
a su estado original. Pero superado un cierto
límite, la modificación de la estructura se hace
irreversible. Al cesar la fuerza causante de la
deformación, la célula no regresa a su estado
original libre de tensiones. Este tipo de
deformación plástica se produce, en mayor o
menor medida, cuando se desecan tejidos vegetales o animales, con la excepción
del secado por liofilización, en que las dimensiones originales de los tejidos
congelados rápidamente se conservan inalteradas después del secado.
La evaporación del agua hace que aumente la concentración de los solutos en la
superficie, el agua de las soluciones diluidas de las capas más profundas se mueve
hacia la superficie, a través de las paredes celulares como consecuencia del
gradiente de concentraciones. Esta pérdida de fluido celular provoca una
contracción del volumen de la célula.
Las temperaturas elevadas, provocan cambios físicos y químicos complejos en la
superficie del alimento que conducen a la formación de una capa superficial dura e
impenetrable. Este fenómeno, que se denomina “acortezamiento” (“case
hardening”), reduce la velocidad de deshidratación y da lugar a un alimento que es
seco en la superficie y húmedo en su interior. Este efecto puede minimizarse
controlando los parámetros de la deshidratación para evitar que se produzca un
gradiente excesivamente elevado entre el contenido en agua de la superficie interior
y el interior.
c) Encogimiento del producto.
La primera etapa en la contracción de los tejidos es la depresión de la capa
superficial de células, produciendo un encogimiento hasta un núcleo húmedo e
incompresible. A medida que prosigue el secado, las células de las capas
superficiales se aplastan cada vez más. Continuando el secado, el encogimiento o

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contracción empieza a manifestarse en toda la pieza, la parte externa se habrá
secado y endurecido, mientras que el centro permanece húmedo y plástico. Las
últimas fases de la contracción tienen lugar en el centro principalmente y las piezas
(alimentos) adquieren formas distorsionadas irregulares. Si las condiciones de
secado son lo suficientemente suaves para que las superficies no estén mucho más
secas que el centro, la pieza se contraerá con la mínima distorsión en su forma. Sin
embargo, si las condiciones iniciales de secado son rigurosas, las capas
superficiales se secarán hasta alcanzar una rigidezy resistencia mecánica, mientras
el interior de la pieza todavía permanece húmedo y con poca resistencia. Bajo estas
circunstancias el volumen final de la pieza está ya prácticamente fijado cuando su
humedad media es todavía alta. El resultado es que el tejido se resquebraja o rompe
internamente por uno o varios sitios y se arruga.
En frutas y vegetales el secado puede lograr una reducción en volumen de entre
75 y 85% dependiendo de la porosidad del alimento (Crapiste, 1991).
d) Cambios en su valor nutricional.
En los alimentos desecados hay pérdida de vitaminas, su grado de destrucción
dependerá del cuidado con que se haya llevado la preparación del producto para su
deshidratación, del proceso de secado seleccionado, del cuidado en su ejecución y
de las condiciones de almacenamiento del producto desecado. Las pérdidas de
vitaminas son mayores cuanto el secado se hace sin inactivación de enzimas .Las
pérdidas de tiamina se producen durante el procesado, siendo mayores cuanto más
alta es la temperatura de secado, también se producen pequeñas pérdidas de
riboflavina y niacina.
La vitamina C desaparece en su mayor parte, ya que el ácido ascórbico es sensible
a las temperaturas altas en condiciones de humedad alta. La velocidad máxima de
degradación del ácido ascórbico se encuentra cerca de la humedad crítica. Para
optimizar la retención de ácido ascórbico se recomienda secar el producto a
temperatura inicial baja, cuando el ácido ascórbico es más sensible a la
temperatura, después la temperatura puede elevarse, cuando ha progresado el
secado y el ácido ascórbico es más estable porque se ha reducido la humedad.
El proceso de deshidratación puede afectar también a las proteínas, produciéndose
una desnaturalización de las mismas, especialmente las de las membranas, lo cual
reduce su rehidratabilidad, además su valor biológico puede reducirse según sea el
método de secado elegido. La exposición prolongada a altas temperaturas puede
hacer las proteínas menos útiles en la dieta. Los carbohidratos son el sustrato
principal del pardeamiento enzimático y del no enzimático.

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El color de los alimentos varía también con el secado. El color depende de las
circunstancias bajo las cuales es visto el alimento y de la capacidad de su superficie
para reflejar, dispersar, absorber o transmitir la luz visible. Dado que el secado
cambia las propiedadesfísicas y químicas del alimento, es de esperar que modifique
su capacidadpara dispersar, absorber y transmitir la luz, y por lo tanto, se modifique
su color. Por otra parte, el secado altera los colorantes naturales de los alimentos.
Los carotenoides son pigmentos liposolubles presentes en las hojas verdes y en los
vegetales rojos y amarillos. Su estructura química insaturada los hace susceptibles
de los mismos tipos de degradación que los lípidos: oxidación. Estas alteraciones
de los carotenoides son mayores cuanto más alta es la temperatura y más largo el
tratamiento de secado. Los antocianos también se alteran en este proceso. La
clorofila, en condiciones de calor húmedo, se transforma en feofitina, por pérdida de
una parte de su magnesio.
e) Cambios en el sabor.
La oxidación de los lípidos es responsable de la rancidez, del desarrollo de malos
sabores y de la pérdida de vitaminas liposolubles y pigmentos de muchos alimentos,
especialmente en los alimentos deshidratados. Entre los productos para los cuales
este tipo de reacciones pueden ser un factor limitante se pueden citar:
 Productos con elevado contenido en lípidos y sobre todo en lípidos
insaturados (carne de cerdo, de aves, pescados, patatas, etc.)
 Productos que presentan una gran superficie de intercambio con relación a
su volumen, y que su contenido en lípidos sea suficientemente elevado:
productos porosos, harina de pescado.
Desde el punto de vista de la conducción de la deshidratación, se limitará la
aparición de estas reacciones de oxidación con un secado:
 A alta temperatura (la formación de corteza y el pardeamiento no enzimático
son los factores limitantes)
 Conducido a actividades de agua del producto entre 0,2 y 0,5. La eliminación
del oxígeno del alimento puede reducir la oxidación, aunque las cantidades
necesarias para que se produzca esta oxidación son muy bajas. El efecto del
oxígeno en la oxidación de los lípidos está íntimamente relacionado con la
porosidad del producto, los productos liofilizados son más susceptibles de
oxidación porque son más porosos.
Para prevenir la oxidación de los lípidos es importante reducir el nivel de oxígeno
durante el procesado y almacenamiento.

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4. Variables que afectan a la velocidad de secado:
a) Temperatura, humedad y velocidad del aire de secado.
En cuanto a la temperatura del aire, mientras mayor sea esta
mayor será la velocidad de secado. Durante el proceso de
secado, se origina un gradiente de temperatura con respecto al
espesor del material, mismo que tiende a disminuir conforme se
reduce el contenido de humedad.
Cuanto menor sea la humedad relativa del aire, la velocidad de
secado será mayor, ya que esta variable representa el porcentaje
de saturación de este, la influencia de la humedad del aire de
secado disminuirá a medida de que el secado avanza; sin
embargo, esto se compensa en cierta medida ya que en una
operación normal con recirculación constante de aire, la
humedad del aire en el secador disminuye a medida que disminuye la
velocidad de secado.
La velocidad de la corriente de secado afectara a los coeficientes de transferencia
de calor y materia de tal forma que el aumento de la velocidad de aire determina
un aumento en la velocidad de secado para el periodo de velocidad constante.
La única limitante la impone el producto ya que a una velocidad excesiva trae
consigo el riesgo de que el aire arrastre parte del material. También es importante
tener en cuenta la uniformidad de la corriente de aire, pues
la mala distribución del aire, provoca diferencias de secado
en bandejas distintas; esto produce incrementos
desproporcionados en el ciclo de secado ya que en la
práctica no se descarga el secador hasta que todo el
material este seco.
A medida que aumenta la velocidad superficial relativa del aire respecto al sólido,
también aumenta la velocidad de secado en algunos casos. Sin embargo, a partir
de un cierto valor la velocidad de secado no depende de dicha variable.
b) Características del producto.
La naturaleza del material (composición, geometría, etc.) influyen en el valor de aw
(humedad relativa de equilibrio) que está muy relacionado con la ligazón del agua y
de manera que influye también sobre la velocidad de secado. Por esta razón resulta
de gran interés conocer la relación aw-humedad de equilibrio. El efecto de la
geometría en la velocidad de secado está en función de la superficie específica,

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aquellas formas que presentan una mayor superficie especifica se secan más
rápidamente, tal es el caso de las partículas en forma de placa.
c) Área de contacto del producto.
En cuanto a las dimensiones del producto, cuando las características de las
partículas sólidas sean lo suficientemente uniformes y permitan la determinación de
su superficie, se determina la variación de la velocidad de secado con el tamaño de
las mismas si el aire circula a través del lecho del material.
Así pues, el área superficial está relacionada al tamaño, pero también depende de
la forma. El área superficial es complicada medir en formas irregulares y estas son
calculadas por medio de métodos indirectos y computarizados asumiendo un área
específica. Es sencillo el cálculo cuando se trata de formas cerradas y geometrías
comunes. Para alimentos, la porosidad está fuertemente ligado al área superficial.
El área de contacto es un parámetro importante en procesos que implican
transferencia de calor y masa, ya que cuando existe una mayor área de contacto
entre el medio desecador y el alimento el proceso se desarrollará con mayor
eficiencia debido a la mayor transferencia de masa y calor. Es decir que el área
superficial juego un papel importante en la pérdida de humedad.
5. Tratamientos previos al secado así como sus ventajas y
desventajas.
Tratamiento previo que consiste en un proceso físico y/o químico anterior al secado,
que tiene como fin de evitar o reducir el deterioro del producto durante y después el
secado o mejorar su calidad de alguna forma. El tipo de tratamiento previo y la
intensidad con la que se aplica afectan a la textura del alimento; la adiciónde cloruro
cálcico al agua del escaldado, el tipo de intensidad con que se realiza la reducción
del tamaño y el pelado, son operaciones que afectan la textura de las frutas y
verduras deshidratadas.
a) Tratamientos térmicos.
El escaldado o blanqueado es un tratamiento térmico, así como el acidificado, el
sulfitado, uso de bicarbonato de sodio, azucarado, salado, y el agrietado.
I. Escaldado. El escaldado es un tratamiento térmico que se aplica, sobre todo,
a productos vegetales. A diferencia de otros procesos, el escaldado no
destruye los microorganismos ni alarga la vida útil de los alimentos. Es una
técnica previa a un segundo tratamiento, como puede ser la congelación, el
enlatado, la liofilización o el secado, y produce un ablandamiento en el
alimento que facilita el pelado, en el caso de los tomates, la limpieza y su
posterior envasado.

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El escaldado consiste en una primera fase de calentamiento del producto a una
temperatura que oscila entre 70ºC y 100ºC. A esta etapa le sigue otra, que
consiste en mantener el alimento durante un periodo de tiempo, que varía entre
30 segundos y dos o tres minutos, a la temperatura deseada. El último paso es
realizar un enfriamiento rápido. De lo contrario, se contribuye a la proliferación
de microorganismos termófilos,
resistentes a la temperatura.
Hay dos enzimas muy distribuidas en
las plantas que son resistentes al
calor: la peroxidasa y la catalasa.
Verificar la ausencia de su actividad es
un claro indicador de la efectividad del
escaldado (Gimferrer, 2012).
II. La acidificación (disminución del pH del alimento) es un método utilizado
para reducir la severidad del tratamiento térmico requerido para alcanzar la
esterilización comercial del producto. Es posible utilizar la acidificación
siempre y cuando las características organolépticas del producto así
obtenido sean aceptables.
En la acidificación es esencial que el ácido penetre el producto completamente
antes de sellar el recipiente o de lo contrario habrá riesgo de sub-esterilización en
las regiones en donde el ácido no haya penetrado. Los ácidos más utilizados con
este fin son el acético, cítrico, láctico y fosfórico. En el caso de los vegetales
utilizados para elaboración de encurtidos y salsas, los cuales tienen valores de pH
mayores a 4.5, la naturaleza del producto permite desde el punto de vista
organoléptico acidificarlas hasta un pH de 3.7 o menor (Talamás,2010).
III. Sulfitación o azufrado.En las frutas el baño con sulfito logra un mejor efecto
de largo plazo que el baño con ácido: retarda la pudrición y el pardeamiento
y reduce la pérdida de vitaminas A y C. Incluso es mejor que el segundo.
Además es más rápido y fácil que el azufrar con azufre gaseoso.
El tiempo de inmersión de la fruta en una solución acuosa de metabisulfito de sodio
o potasio a razón de 5 a 10 g por litro de 5 minutos para rebanadas y de 15 minutos
para mitades a temperatura ambiente.
Cuidado se debe tener para rellenar el recipiente a su nivel original con la correcta
solución después de cada inmersión con producto. Después de cuatro lotes, la
solución restante debe botarse y ser reemplazada con nueva solución. La solución
se usa una sola vez por partida. Utilizar recipientes no sensibles a la corrosión, como
acero inoxidable, vidrio, entre otros.

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IV. El bicarbonato de sodio estabiliza la clorofila (pigmento verde de las
plantas) haciéndose más resistentes a la acción directa de los rayos solares
cuando los productos son sometidos al secadero solar directo, conservando
de ésta manera su color verde original.
También produce un ablandamiento de las capas exteriores del producto, facilitando
la salida del agua durante el secado y eventualmente evitando el endurecimiento de
la capa exterior. Generalmente se aplica este pretratamiento para hortalizas y
leguminosas de color verde disolviendo 30 g de bicarbonato de sodio más 3 g de
sal común por cada litro de agua. El contenido de bicarbonato de sodio en el agua
deberá alcanzar un pH de 9, lo que se puede controlar con papel indicador de pH.
V. Agrietado. Este pretratamiento se utiliza principalmente con frutas que no se
pelan antes de secarlas, como ciruelas, uvas e higos, para conseguir un
agrietado de la cáscara, facilitando de ésta manera el secado.
El agrietado consiste en la inmersión de la fruta en una solución caliente (80ºC) de
hidróxido de sodio a razón de 10 g por cada litro de agua por el lapso de 5 a 10 s,
posteriormente lavar con agua potable y neutralizar durante 30 s con ácido cítrico a
título de 2 g por litro de agua antes de llevar al secadero.
VI. Salado y almibarado. En el caso del salado nos referimos a la adición de
cloruro de sodio (sal común) que dependiendo del producto a deshidratar,
puede acentuar su sabor original. En el almibarado, es la adiciónde sacarosa
(azúcar común).
La acción común del salado y almibarado es la disminución de la actividad de
agua que inhibe el desarrollo microbiano o por lo menos lo retarda. Este
procedimiento facilita la primera fase del secado.
Pretratamiento Ventajas Desventajas
Escaldado
Produce un ablandamiento
en el alimento que facilita el
pelado y limpieza.
Preserva el color natural del
producto.
Disminuye el tiempo de
remojo.
Inactivación de las enzimas.
No destruye los microorganismos ni
alarga la vida útil de los alimentos.
Reducción parcial de algunos
microorganismos.
Algunos alimentos no se pueden
escaldar.
Si no se enfría rápidamente, puede
haber cocción del producto.
Acidificación
Tiempo de inmersión corto
(3-5 min).
Conservan el color natural.
No es tan eficiente como el Sulfitado.
Cambia el sabor del producto.
Sulfitado
Inhibe las reacciones de
oscurecimiento.
Son muy pocos los permitidos en
alimentos.

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Tiempo de inmersión corto
(5-15 min).
A concentraciones elevadas es toxico.
Bicarbonato
Ablanda las capas
exteriores del producto.
Se debe cuidar el Ph, para su
efectividad.
Agrietado
Solo es para productos con
cascara.
Solo se utiliza Hidróxido de Sodio.
Salado y
almibarado
Ambos disminuyen la
actividad de agua.
Puede acentuar el sabor
original.
Cambia el sabor del producto a altas
concentraciones.
b) Tratamientos químicos con: ácido ascórbico, ácido cítrico,
bisulfito de sodio, metabisulfito de sodio, dióxido de azufre,
benzoato de sodio, etc. Y su efecto sobre la salud.
Tratamiento
químicos
Tratamiento quimico Efecto a la salud
Ácido
ascórbico
El ácido ascórbico es lo que
conocemos como vitamina C.
Aplicaciones como conservante
(E300), aditivo en la industria de
alimentos
En altas dosis puede causar nauseas,
vómitos y diarreas, causando por lo tanto
deshidratación en el individuo. Otros efectos
son el dolor abdominal, acompañado de los
calambres estomacales, el dolor de la
cabeza persistente, que va desde moderado
a severo y del mareo.
Ácido cítrico
Es un buen conservante y
antioxidante natural que se añade
industrialmente en el envasado de
muchos alimentos como las
conservas vegetales enlatadas.
El ácido cítrico puede generar erosión
gradual del esmalte de los dientes, así como
provocar gastritis. A estos graves daños se
puede sumar el desarrollo de úlceras en la
boca, la garganta, el esófago y el estómago
Bisulfito de
sodio
El bisulfito de sodio, también
conocido como sulfito de hidrógeno
de sodio, es una sal inorgánica
blanca, inodora que se utiliza como
un aditivo en ciertos alimentos.
Puede causar una reacción asmática. Si se
consume más de lo recomendado, causa
diarrea, vómitos, ardor en la garganta,
dificultad para respirar, presión arterial muy
baja, etc.
Metabisulfito
de sodio
Este conserva los alimentos y se
utiliza ampliamente en la fabricación
de vino.
Una reacción puede causar diversos grados
de síntomas de dermatología, pulmonares,
síntomas gastrointestinales y
cardiovasculares, como náuseas, calambres
abdominales, diarrea, dificultad para respirar
y la hinchazón, la picazón y el enrojecimiento
de la piel.

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Dióxido de
azufre
Es un aditivo alimenticio muy
utilizado al tener características
conservantes y antibacterianas. Se
conoce como E220 y se emplea en
vinos, cervezas, zumos, caramelos,
yemas de huevo y otros productos
con huevo.
El dióxido de azufre (SO2) es un gas
incoloro, sofocante, de olor picante,
inflamable y muy soluble en agua fría (85g
en 100 ml a 25°C). Con niveles de pH
menores de 4, produce ácido sulfuroso y
iones de bisulfito y sulfito
Benzoato de
sodio
El benzoato de sodio es un
conservante de comida
El benzoato de sodio, pueden causar
ataques de asma. Uno de los riesgos de una
dieta alta en sodio es tener presión arterial
elevada, o hipertensión, lo que aumenta tu
riesgo de sufrir una enfermedad cardíaca o
renal o incluso un derrame cerebral.
6. Definición de:
a) Humedad base seca.
Es el cociente entre la masa de agua en el material y su masa seca.
%𝐻 𝑏𝑠 =
𝑚 𝐻20
𝑚 𝑠
𝑥 100
El contenido de humedad 𝐻 𝑏𝑠 “compara” la masa de agua que contiene un material
sólido con su masa seca. Por ejemplo un valor 𝐻 𝑏𝑠 = 200% significa que la masa de
agua presente en el material es 2 veces su masa seca.
Cuando el material está constituido de materia seca y muy poca masa de agua se
espera que el valor de contenido de humedad se aproxime a cero (0 % bs). En
materiales con alto contenido de humedad, esta definición no permite identificar
cuando el material se encuentra saturado de agua. (Martínez Enrique, 2010).
b) Humedad base húmeda.
Es el cociente entre la masa de agua dentro del material y su masa total.
%𝐻 𝑏ℎ =
𝑚 𝐻20
𝑚ℎ
𝑥 100
Aquí, el contenido de humedad representa el porcentaje de masa de agua que
contiene la muestra respecto a su masa total (mh). En esta ecuación la masa de
agua es una fracción de la masa total, es decir la masa de agua es menor o igual a
la masa total del material. La definición de Hbh permite identificar de manera
“intuitiva” el punto en el cual el material solo está constituido por materia seca (=%)
y el punto en el que solo está constituido de agua (100%) (Martínez Enrique, 2010).

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c) Humedad de equilibrio.
Cuando la presión parcial del líquido que acompaña al sólido húmedo es igual a la
presión de vapor en el fluido, se alcanza el equilibrio y la humedad del sólido se
conoce como humedad de equilibrio W *. Es decir la humedad de equilibrio es una
relación de la humedad libre y total del alimento.
Es pues el límite al que puede llevarse el contenido de humedad de un material
sólido por contacto con el fluido de humedad y temperatura determinadas, hasta
alcanzar las condiciones de equilibrio. (Martínez, 2004).
Para condiciones dadas del gas, la humedad de equilibrio es función de la
naturaleza del material, la superficie del material y la temperatura del material.
d) Humedad libre.
Existe como líquido y ejerce su presión de vapor completa, por lo que se puede
extraer fácilmente por evaporación, es la primera a eliminar en el secado.
A la diferencia W - W* siendo la humedad que puede perder el sólido después de
un contacto prolongado con el gas en condiciones dadas y constantes depende
tanto de W como de (Martínez, 2004)
La humedad libre es la diferencia entre el contenido total de agua del sólido y el
contenido de agua en el equilibrio. Por tanto, si XT es el contenido total de humedad
y X* es el contenido de humedad de equilibrio, la humedad libre X viene dada por:
En los cálculos de secado lo que interesa es X en vez de XT. (McCabe, 1991).
e) Humedad ligada fisicoquímicamente.
El agua ligada es la parte de la humedad que hay en un sólido y que está adsorbida
sobre sus paredes o en su interior, por lo que no ejerce presión de vapor y no se
elimina por evaporación completamente. En otras palabras, es la que no se puede
retirar del alimento porque está unida a otros componentes.
El valor de la de equilibrio del sólido en contacto con el gas saturado. Los sólidos
con humedad ligada son los higroscópicos (Martínez, 2004).
f) Humedad ligada químicamente.
Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor
en el equilibrio menor que la del líquido puro a la misma temperatura (Treybal, 1980)
Cuando la presión de vapor del sólido es menor a la del líquido puro a la misma
temperatura. El agua puede estar unida Químicamente o físicamente al sólido.

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Este tipo de humedad se da por:
• El agua retenida en poros, capilares finos que no tienen fácil acceso a la superficie
del sólido.
• El agua unida molecularmente a la sustancia como en los hidratos.
• El agua puede contener una alta concentración del sólido disuelto.
g) 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.
Figura 1. Tipos de humedad (Treybal, 1980).
7. Métodos para la determinación de humedad en alimentos.
a) Estufa
Según la NMX-F-083-1986. ALIMENTOS. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN
PRODUCTOS ALIMENTICIOS.
Para los efectos de esta Norma, se entiende por humedad, la pérdida en peso que
sufre un alimento un alimento al someterlo a las condiciones de tiempo y
temperatura prescritos.
APARATOS Y EQUIPO.
· Balanza con sensibilidad de 0.1 mg;
· Cápsulas con tapa de 5, 8 ó 10 cm de
diámetro;
· Horno o estufa eléctrica con control de
temperatura;
· Desecador;
· Pinzas para crisol;
· Grasa;
· Material común de laboratorio.

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PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.
La preparación y conservación de las muestras se indica en la Norma correspondiente (ver 9.1).
PROCEDIMIENTO.
Pesar una cantidad de muestra conveniente en la cápsula previamente tarada; colocar la
cápsula y la tapa en la estufa y mantener la temperatura adecuada al producto, durante el
tiempo que sea conveniente (ver 9.2).
Tapar la cápsula y transferirlas al desecador; dejar enfriar a la temperatura ambiente y pesar.
Repetir el procedimiento indicado hasta obtener peso constante.
CÁLCULOS.
En donde:
P = Peso del recipiente con la muestra húmeda, en gramos.
P1 = Peso del recipiente con la muestra seca.
P2 = Peso de la muestra en gramos.
REPETIBILIDAD.
La diferencia máxima permisible entre dos determinaciones, como mínimo, efectuadas por el
mismo analista con el mismo equipo y la misma muestra no debe ser mayor de 0.1%, en caso
contrario repetir la determinación.
b) Termobalanza.
NMX-F-428-1982. ALIMENTOS. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD (MÉTODO RÁPIDO DE LA
TERMOBALANZA).
FUNDAMENTO
La humedad es tomada como la pérdida de peso al secado, usando un instrumento de
humedad, el cual emplea una balanza de torsión sensible para pasar la muestra y una lámpara
infrarroja para secar.
APARATOS Y EQUIPO
· Balanza de determinación de humedad equipada con una
lámpara infrarroja de 250 W.
· Fuente de potencia tipo 120 V, C.A.
· Amperímetro de 120 V, C.A. ó 2000 mA.
· Platillos de aluminio.

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PROCEDIMIENTO
4.1 Soltar el sujetador del plato para muestra, revisándolo para asegurarse de que el plato corre
libremente sobre su soporte finamente punteado, y que esté limpio y seco.
4.2 Ajustar al 0 y 100 %.
4.3 Determinar 5 g de la muestra pesada en la misma balanza y distribuirla cuidadosamente y
uniformemente en el platillo.
4.4 Con la fuente de potencia debidamente ajustada, bajar la tapa de la balanza. La muestra
comenzará a perder humedad y la manecilla se moverá hacia arriba.
Después de pasado un tiempo de 10 a 20 minutos, deberá tomarse la lectura, y si ésta
permanece estable durante 2 minutos se registrará como porcentaje total de humedad.
REPETIBILIDAD
La diferencia entre los valores extremos de una serie de determinaciones efectuadas a unas
mismas muestras por un mismo analista, no debe ser mayor de 0.5 % del valor promedio de
todas las determinaciones.
c) Otro método diferente a los mencionados.
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-116-SSA1-1994, BIENES Y SERVICIOS.
DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN ALIMENTOS POR TRATAMIENTO TÉRMICO.
MÉTODO POR ARENA O GASA.
1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION
1.1 Esta Norma Oficial Mexicana establece el procedimiento para determinar la humedad por
tratamiento térmico con el método por arena o gasa y es aplicable a alimentos en general, con
excepción de aquellos en los que se requiera una metodología específica.
2 FUNDAMENTO
Este método se basa en que al añadir arena o gasa, se incrementa la superficie de contacto y
la circulación del aire en la muestra, favoreciéndose así la evaporación durante el tratamiento
térmico.
5 REACTIVOS Y MATERIALES
5.1 Reactivos
 Los reactivos que a continuación se mencionan deben ser grado analítico, cuando se
indique agua, debe entenderse agua destilada.
 Sílica gel con indicador de humedad.
 Arena de mar purificada con ácido y calcinada (tamaño de partícula, 0,1 a 0,3 mm) o
gasa.
 Agua.

P á g i n a 17 | 37
5.2 Materiales
 Desecadores con placa.
 Cápsulas de níquel, aluminio o vidrio de 20 mm de altura y 50 mm de diámetro, con tapa
de 52 mm de diámetro por 6 mm de altura y base cóncava o plana según se requiera.
 Varillas de vidrio de 4 mm de diámetro.
 Pinzas para crisol.
 Material común de laboratorio.
6 APARATOS E INSTRUMENTOS
 Los aparatos que a continuación se indican deben estar calibrados y ser ajustados antes
de su operación:
 Baño maría, o bien, placa calefactora eléctrica termostatizada.
 Balanza analítica con ± 0,1 mg de sensibilidad.
 Estufa con termostato para mantener una temperatura de 100 ± 2 °C.
7 PREPARACION DE LA MUESTRA
7.1 Preparación de las cápsulas. Para cada muestra preparar dos cápsulas y las tapas
respectivas con las siguientes características:
Cápsulas de níquel, aluminio o vidrio, con 30 g de arena como máximo, o gasa recortada al
tamaño del fondo de la cápsula y una varilla de vidrio de longitud apropiada para reposar
oblicuamente en la cápsula sin que se impida el tapado de ésta. Secar previamente las cápsulas
entreabiertas (con arena o gasa, varilla y tapas), durante un mínimo de 2 horas a 100 ± 2°C,
taparlas e introducir en un desecador y dejar enfriar a temperatura ambiente y pesar con
precisión de 0,1 mg (masa M1)
7.2 Preparación de la muestra
Justo antes de tomar la muestra, homogeneizarla bien, si es necesario, colocar el envase
original en baño maría a 40ºC para poner en suspensión los componentes que hayan podido
separarse. (Por ejemplo grasa y fibras).
8 PROCEDIMIENTO
8.1 Colocar en la cápsula preparada una cantidad de producto inferior a 10 g, volver a tapar la
cápsula y pesar con precisión de 0,1 mg (masa M2).
Para que se cumpla el grado de precisión, se recomienda utilizar una cantidad de muestra
superior a 1 g y en los productos heterogéneos utilizar de 3 a 5 veces más de la cantidad mínima
propuesta.

P á g i n a 18 | 37
8.2 Después de pesar, mezclar bien la muestra con arena o colocarla sobre la gasa. Si es
necesario, añadir unos centímetros cúbicos de agua destilada, lo cual facilita una mezcla
uniforme.
8.3 Si la muestra lo requiere, evaporar a sequedad, sin tapa, por medio de un baño maría o
placa calefactora a un máximo de 100°C. Durante la evaporación, el contenido de la cápsula
debe removerse de vez en cuando al principio y más a menudo al final. Evitar las pérdidas de
sustancia y arena.
8.4 Introducir en la estufa las cápsulas con la muestra previamente evaporada, colocar las tapas
de manera que al final del tiempo de secado puedan taparse rápidamente, cerrar la estufa y
secar durante 4 horas a 100° ± 2°C. Abrir la estufa, tapar las cápsulas y colocarlas en los
desecadores, dejar enfriar hasta temperatura ambiente y pesar inmediatamente con precisión
de 0,1 mg (masa M3).
9 EXPRESION DE RESULTADOS
9.1 Método de cálculo.
El contenido de humedad en la muestra se calcula con la siguiente fórmula expresada en por
ciento:
M2 - M3
Humedad en %=--------------- x 100 = % Humedad
M2 - M1
En donde:
M1 = Peso de la cápsula con arena o gasa (g)
M2 = Peso de la cápsula con arena o gasa más muestra húmeda (g)
M3 = Peso de la cápsula con arena o gasa más muestra seca (g)
Nota: Indicar el valor medio de la determinación por duplicado con un decimal.
9.2 Grado de precisión
Repetibilidad: no debe exceder de 0,1 g por 100 g de muestra.
Si el producto es homogéneo y la diferencia excede 0,1 g/100 g, debe repetirse la
determinación. Sin embargo para ciertas materias heterogéneas las diferencias admisibles
pueden alcanzar de 0,3 a 0,5 g/100 g.

P á g i n a 19 | 37
8. Mecanismos de secado:
a) Definición de difusividad y su variación a lo largo del secado.
La difusión molecular es la transferencia de masa provocada por el movimiento libre de las
moléculas. En gases y líquidos la transferencia de masas también resulta del movimiento del
volumen de los fluidos (convección) (Armando, 2008).
En sistemas binarios (A, B), la masa proporción de masa transferida de un componente A por
unidad de área superficial y tempo (flux, JA) se define por la primera Ley de Fick:
Donde CA es la concentración del componente A, z es la dirección de la difusión y DAB es la
difusividad o coeficiente de difusión relativo al componente B. La concentración se expresa en
kmol/m3 o kg/m3 y los correspondientes fluxes en kmol/(m2 ·s) o kg/(m2 ·s). La difusividad tiene
unidades de m2 /s.
La difusividad es una propiedad física del sistema (sustancias y materiales difusantes), La
difusión en gases se puede abordar en términos de la teoría cinética, en cambio la difusión de
sólidos se requiere un tratamiento empírico (Armando, 2008).
A partir de modelos matemáticos de secado de frutas surgen naturalmente parámetros que
influyen en el proceso, tales como el coeficiente externo de transferencia de materia km (m/s),
la difusividad efectiva del agua en una fruta Def (m2 /s) y el número de Biot Bi (adim.). Uno de
los más conocidos modelos de secado es el de Luikov (1966), que está basado en la
termodinámica de los procesos irreversibles (Abalone et al., 2001; Luikov, 1966; Pandey et al.,
1999; Wu e Irudayaraj, 1996).
En su trabajo original (Lima, 1999) desarrolló modelos bidimensionales, analíticos y numéricos,
para simular la difusión de agua en sólidos, los cuales fueron empleados para describir el
secado de banana. En su investigación se destaca el denominado modelo (III), en el cual usa
condición de contorno convectiva, fenómenos simultáneos de transferencia de humedad y
disminución de volumen del fruto. En su modelo (III) el citado autor admitió, entre otras
consideraciones, que:
a) El secado ocurre bajo condición de contorno convectiva, con humedad dependiente de
la posición y del tiempo, en un sólido esferoidal.
b) El número de Biot es admitido como variable en el secado
c) La disminución de volumen es linealmente proporcional a la pérdida promedio de
humedad del sólido.

P á g i n a 20 | 37
Según Lima, el modelo (III) es el más realista de los analizados por él, dando resultados
confiables para los parámetros transferencia de materia; porque están incluidos más efectos
físicos que inciden en la cinética de secado, comparado con otros modelos de citado autor
(Lima, 1999; Lima et al., 2002).
Por otro lado, Karim y Hawlader (2005) desarrollaron un modelo de secado de frutas,
prediciendo su temperatura y humedad. Como ellos admitieron disminución de volumen, la
difusividad Def resultó dependiente del contenido acuoso y de la temperatura (Bird et al., 2002;
Crank, 1976).
La consideración común, en todos ellos, es que el coeficiente de difusividad de la humedad
dentro del solido es constante, a pesar de que este puede variar de manera importante en
función de la temperatura de la partícula y de la cantidad de humedad (Kiranoudis y col., 1995;
Marinos-Kouris y Maroulis 2006).
Se puede concluir que la difusividad varia conforme cambia las condiciones de secado
(temperatura y velocidad del aire), es decir no es intrínseca al material.
b) Difusión de agua en estado líquido y en estado de vapor.
La difusión se da en solidos de estructura fina y en los capilares, poros y pequeños huecos
llenos con vapor. El vapor difunde hacia afuera hasta que alcanza la superficie donde alcanza
la corriente global del aire. Desgraciadamente, la teoría de la difusión no tiene en cuenta el
encogimiento, casos de endurecimiento o isotermas de adsorción. Siendo el coeficiente de
difusión dependiente de la concentración y de la temperatura. La ley de Fick aplicada a un
sistema unidimensional puede expresarse como:
𝜕𝑋
𝜕𝑡
= 𝐷 𝑒𝑓
𝜕2
𝑋
𝜕𝑥2
Donde X es el contenido de humedad libre, t es el tiempo, x es la dimensión espacial y Def es el
coeficiente de difusión.
La solución de la ley de Fick modificada para una lámina es:
Γ =
𝑋 − 𝑋𝑠
𝑋0 − 𝑋𝑠
=
8
𝜋2
∑
1
ℎ 𝑛
2
𝑒
(
−ℎ 𝑛
2 𝜋2 𝐷 𝑒𝑓 𝑡
4𝐿2 )
∞
𝑛=1
Dónde: hn = 2n-1; L es el espesor de la lámina; X es el contenido de humedad al tiempo t; X0 es
el contenido de humedad inicial y Xs es el contenido de humedad en la superficie.
c) Capilaridad.
Teoría capilar. La teoría capilar se refiere al flujo de un líquido a través de los intersticios y sobre
la superficie de un sólido debido a la atracción molecular entre el líquido y el sólido. Este
fenómeno fue analizado primero por Buckinghan, quien introdujo el concepto de potencial

P á g i n a 21 | 37
capilar como fuerza conductora para flujo capilar no saturado. La ecuación que describe este
fenómeno es:
En la ecuación anterior, el potencial de flujo capilar ψ se considera proporcional al gradiente de
concentración de humedad.
Algunos investigadores han señalado que en el secado de sólidos granulares, el flujo de
humedad es determinado totalmente por fuerzas capilares por lo que es independiente de la
concentración de humedad. Como se ha demostrado través de experimentos, el flujo de
humedad puede ser en la dirección del incremento de concentración, lo cual puede explicarse
estableciendo que la fuerza conductora es un gradiente de tensión. El argumento es que tanto
las leyes de tensión superficial y del flujo viscoso están basadas en la presión. Solamente para
medios homogéneos y fuerzas del cuerpo despreciables, la tensión es proporcional al contenido
de humedad.
La humedad alojada en los intersticios de sólidos, así como el líquido que cubre la superficie y
el agua libre en las cavidades celulares, están sujetos a movimiento por la gravedad y
capilaridad mientras existan caminos o pasajes para la continuidad del flujo. En el área de
secado de alimentos, la teoría de flujo capilar ha sido aceptada como uno de los mecanismos
fundamentales, principalmente para la etapa de secado con alto contenido de humedad
(Hernández, 2005).
d) Gradiente de presiones.
El secado es uno de los métodos más antiguos para deshidratar alimentos, el cual involucra de
manera simultánea la transferencia de materia y energía. En la transferencia de materia se
considera como la transición física del agua del estado líquido al de vapor, en donde la
transferencia de masa tiene lugar cuando existe un gradiente de concentración o de
presión. De esta manera los alimentos secos se pueden almacenar durante grandes periodos
de tiempo sin que se alteren (Ratti y Mujumdar, 1993).
Así pues, la transferencia de masa es primordialmente debida al gradiente total de presión
establecido a causa de la rápida generación de vapor dentro del material. La mayor parte del
agua es vaporizada antes de abandonar la muestra. Si la muestra esta inicialmente muy
húmeda y la presión dentro de la muestra aumenta muy rápidamente, el líquido puede ser
eliminado bajo la influencia de un gradiente total de presión. A mayor humedad inicial, mayor
es la influencia del gradiente de presión sobre el total de masa eliminada. De este modo, existe
una especiede bombeo de líquido, forzando el líquido hacia la superficie, frecuentemente como
vapor. Esto contribuye a un secado muy rápido sin la necesidad de sobrecalentar la muestra
(Fito, 2006).

P á g i n a 22 | 37
La eliminación de agua en forma de vapor de la superficie del material durante el secado,
depende de condiciones externas tales como: temperatura, humedad, flujo de aire, área de la
superficie expuesta y presión. Estas condiciones son importantes durante las etapas iniciales
de secado cuando la humedad de la superficie está siendo removida. En algunos materiales
puede haber encogimiento, excesiva evaporación en la superficie, después de que la humedad
inicial ha sido removida dando lugar a altos gradientes de humedad del interior a la superficie.
Este fenómeno es causado por el sobre-secado y encogimiento y consecuentemente las altas
tensiones dentro del material, dando como resultado agrietamiento y deformación.
En el secado existe transferencia de calor hacia un sólido húmedo, un gradiente de temperatura
se desarrolla dentro del solido mientras la evaporación de la humedad ocurre en la superficie.
La evaporación produce una migración de humedad desde adentro del solido hacia la
superficie, la cual ocurre a través de uno o más mecanismos, normalmente difusión, flujo capilar,
presión interna causada por el encogimiento durante el secado.
9. Curvas de velocidad de secado:
a) Periodo de acondicionamiento.
Ya que el producto a secar esta frio en el momento inicial, su presión de vapor es también baja,
por lo que se produce transferencia de masa a velocidad muy lenta. Por el contrario, el gradiente
de temperatura entre el aire caliente y la superficie fría del producto es muy elevado, por lo tanto
la transferencia de calor es muy activa. De este modo, el calor excedente calentara la superficie
del producto, de lo que se deriva la disminución del gradiente de temperatura que cesara cuando
se alcance el equilibrio estacionario.
Q=Eλ
Q=velocidad de transferencia de calor (potencia térmica)
E= masa de agua eliminada
λ=calor latente de vaporización
b) Periodo de velocidad constante.
Se caracteriza porque la velocidad de secado es independiente del contenido de humedad (Ver
figura 2). Durante este período el sólido está tan húmedo que toda la superficie de secado está
recubierta por una película continua de agua que se comporta como si el sólido no existiese. Si
el sólido no es poroso, el agua separada durante este período es básicamente agua situada
sobre la superficie del sólido. En un sólido poroso, la mayor parte de agua separada durante el
período de velocidad constante corresponde a la existente en el interior del sólido. La
evaporación desde un material poroso tiene lugar por el mismo mecanismo que en el caso del
termómetro húmedo, y el proceso de un termómetro húmedo es esencialmente el de secado
con velocidad constante. La temperatura del sólido durante el período de velocidad constante
es la temperatura húmeda del aire. Durante el período de velocidad constante la velocidad de

P á g i n a 23 | 37
secado por unidad de área, R, puede estimarse con bastante precisión a partir de las
correlaciones desarrolladas para evaporación desde la superficie libre de un líquido.
La velocidad de transferencia de calor se calcula:
𝑄 = ℎ 𝑐 𝐴( 𝑇𝑎 − 𝑇𝑠)
Y la velocidad de transferencia de masa mediante:
−𝑚 𝑐 = 𝑘 𝑔 𝐴(𝑌𝑠 − 𝑌𝑎)
Dónde: Q [J/s] velocidad de transferencia de calor; hc[W/m2K] coeficiente convectivo de
transferencia de calor superficial; A[m2] superficie de evaporación; Ta [°C] media aritmética de
la temperatura de bulbo seco del aire del deshidratador; Ts [°C] media aritmética de la
temperatura de bulbo húmedo del aire; mc[kg/s] cambio de masa en el alimento a lo largo de la
deshidratación (velocidad de deshidratación); kg [kg/m2s] coeficiente de transferencia de masa;
Ys [kg de vapor de agua/kg de aire seco]la humedad en la superficie del alimento (humedad de
saturación) y Ya[kg de vapor de agua/kg de aire seco] humedad del aire.
Durante el periodo de velocidad constante se produce un equilibrio entre la velocidad de
transferencia de calor al alimento y la transferencia de masa (representada por el flujo de vapor
que escapa de este). La siguiente forma expresa la relación existente entre ambas:
−𝑚 𝑐 =
ℎ 𝑐 𝐴
𝜆
( 𝑇𝑎 − 𝑇𝑠)
Dónde: λ [J/kg] calor latente de vaporización a la temperatura del bulbo húmedo.
Figura 2. Curva típica de velocidad de secado constante: Grafica de los datos de humedad libre
en función del tiempo (Geankoplis, 1998).

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c) Primer periodo de velocidad decreciente.
En este periodo a medida que el alimento se va deshidratando el gradiente de su contenido en
agua va cambiando y la temperatura va aumentando desde la temperatura de bulbo seco a la
del bulbo húmedo. Por otra parte el agua migra cada vez más difícilmente y es la transferencia
interna de masa la que resulta limitante.
Para el cálculo del tiempo que transcurrirá desde el comienzo del periodo decreciente hasta
que se alcanza el contenido de agua en equilibrio se utiliza la siguiente ecuación:
𝑡 =
𝜌𝑥(𝑀𝑐 − 𝑀 𝑒)
𝐾𝑔(𝑃𝑠 − 𝑃𝑎)
ln (
𝑀𝑐 − 𝑀𝑒
𝑀 − 𝑀𝑒
)
Dónde: Me [Kg/kg de solidos totales], M [kg de solidos totales] es el contenido de agua
transcurrido el tiempo t desde el comienzo del periodo decreciente; Mc [kg7kg de solidos totales]
contenido en agua critico; Ps [atm] presión de vapor de saturación a la temperatura de bulbo
húmedo y Pa [atm] presión parcial de vapor de agua.
d) Segundo periodo de velocidad decreciente.
Figura 3. Curva típica de velocidad de secado constante: Curva de velocidad de secado en
función del contenido de humedad libre. (Geankoplis, 1998).
En la figura 3 se muestra la curva de velocidad de secado para condiciones de secado
constante. Empezando en el tiempo cero, el contenido inicial de humedad libre corresponde al
punto A. Al principio, el sólido suele estar a una temperatura inferior de la que tendrá al final, y
la velocidad de evaporación va en aumento. Al llegar al punto B, la temperatura de la superficie

P á g i n a 25 | 37
alcanza su valor de equilibrio. Por otra parte, si el sólido está bastante caliente al principiar la
operación, la velocidad de secado puede iniciarse en un punto A’. Este periodo inicial de ajuste
en estado no estacionario suele ser bastante corto y por lo general se pasa por alto en el análisis
de los tiempos de secado.
La curva de la figura 3 la es recta entre los puntos B y C, por lo que la pendiente y la velocidad
son constantes durante este periodo. Este periodo de velocidad constante de secado
corresponde a la línea BC en la figura 3.
En el punto C de ambas gráficas, la velocidad de secado comienza a disminuir en el periodo
de velocidad decreciente, hasta llegar al punto D. En este primer periodo de velocidad
decreciente, la velocidad corresponde a la línea CD en la figura 3, y por lo general es lineal.
En el punto D la velocidad de secado disminuye con más rapidez aún, hasta que llega al punto
E, llamado segundo periodo de velocidad decreciente, donde el contenido de humedad de
equilibrio es 𝑋∗
, 𝑦 𝑋 = 𝑋∗
− 𝑋∗
= 0. En el secado de algunos materiales, la región CD no existe,
o bien, constituye la totalidad del periodo de velocidad decreciente (Geankoplis, 1998).
10.Parámetros a considerar en las pruebas de secado.
Para determinar experimentalmente la velocidad de secado de un material, se procede a colocar
una muestra en una bandeja. Si se trata de material sólido se debe llenar por completo la base
de la bandeja, de manera que sólo quede expuesta a la corriente de aire de secado la superficie
de dicho sólido. La pérdida en peso de humedad durante el secado puede determinarse a
diferentes intervalos sin interrumpir la operación, colgando la bandeja de una balanza adaptada
a un gabinete o a un dueto a través del cual fluye el aire de secado.
Al realizar experimentos de secado por lotes, deben tomarse ciertas precauciones para obtener
datos útiles en condiciones que se semejen lo más posible a las que imperaran en operaciones
a gran escala. La muestra no debe ser demasiado pequeña y se debe introducir en una bandeja
similar a la que se usará en producción. La relación entre superficie de secado y superficie de
no secado (superficie aislada) así como la profundidad del lecho del sólido deben ser idénticas.
La velocidad, la humedad, la temperatura y la dirección del aire deben ser las mismas y
constantes para simular un secado en condiciones constantes.
Propiedades físicas
 Las dimensiones y forma del alimento.
 Presencia o no de piel o cascara.
 Naturaleza del material: Solido o líquido.
 Propiedades mecánicas: Dureza y Adhesividad.
Propiedades químicas y bioquímicas
● Composición.
● Características de los elementos constitutivos del material.
● Comportamiento bioquímico del producto en función de las variables de proceso (T, aw ,
velocidad del aire, condiciones de operación).

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11.Ecuación para determinar la velocidad de secado en el periodo de velocidad
constante.
Durante el período de velocidad constante la rapidez de eliminación de humedad del alimento
está limitada sólo por la rapidez de evaporación de agua desde la superficie o desde el interior
del mismo.
Esta rapidez de secado continuará mientras la migración de humedad desde el interior hacia la
superficie en la cual ocurre la evaporación sea más rápida que la evaporación que ocurre en la
superficie.
Velocidad periodo constante este periodo va desde la humedad inicial Xo, hasta la
humedad critica Xc.
Donde:
Wc= periodo de velocidad cte.
A= área de superficie expuesta
S= solido seco
∆x= variación de la humedad en base seca
∆t= variación del tiempo de secado
a) Efecto de la temperatura, humedad y velocidad del aire en la rapidez de
secado.
Como ya se dijo, antes, es preferible emplear mediciones experimentales de la velocidad de
secado en vez de las ecuaciones de predicción. Sin embargo, estas ecuaciones son bastante
útiles para predecir el efecto de los cambios de las variables del proceso de secado cuando se
dispone de datos experimentales limitados (Geankoplis, 1998).
1. Efecto de la velocidad del aire. Cuando no hay transferencia de calor por conducción y
radiación, la velocidad Rc de secado en la región de velocidad constante es proporcional a h, y
por tanto, a G0.8, tal como lo expresa la ecuación (9.6-9). El efecto de la velocidad del gas es
menos importante cuando sí hay conducción y radiación.
2. Efecto de la humedad del gas. Si la humedad del gas H disminuye para determinado valor T
en el gas, la temperatura de bulbo húmedo Tw, tal como se obtiene de la gráfica de humedad,
también disminuye. Entonces, al aplicar la ecuación (9.6-7) se ve que Rc aumenta.

P á g i n a 27 | 37
Por ejemplo, si las condiciones originales son Rc1, T1, Tw 1, H1 y Hw 1, si H1 cambia a H2 y Hw2
varía a Hw 2, Rc2 será:
Sin embargo, puesto que 𝜆𝑤1 ≅ 𝜆𝑤2
3. Efecto de la temperatura del gas. Si se eleva la temperatura del gas T, Tw también aumenta
algo, pero no tanto como el aumento de T. Por consiguiente, Rc aumenta como sigue:
(9.6 - 14)
4. Efecto del espesor del lecho sólido que se está secando. Cuando sólo hay transferencia de
calor por convección, la velocidad Rc es independiente del espesor X1 del sólido. Sin embargo,
el tiempo t necesario para secar entre los contenidos de humedad fijos X1 y X2 será directamente
proporcional a este espesor X1. La ecuación (9.6-2) muestra esta proporcionalidad, pues al
aumentar el espesor por un valor constante de A, se elevará directamente la cantidad LS kg de
sólido seco.
5. Efecto experimental de las variables de proceso. Los resultados experimentales tienden a
confirmar las conclusiones señaladas para los efectos de espesor de material, humedad,
velocidad del aire y T – Tw (Geankoplis, 1998).
12.Ecuación para determinar el tiempo de secado en el periodo de velocidad
constante.
1. Introducción. El factor más importante en los cálculos del secado es probablemente el tiempo
requerido para secar un material a partir de un contenido inicial de humedad libre X1, hasta un
contenido de humedad X2. Para el secado en el periodo de velocidad constante, es posible
estimar el tiempo necesario mediante curvas de secado obtenidas con lotes experimentales, o
por predicciones de coeficientes de transferencia de masa y de transferencia de calor.
2. Método de curva de secado. Para estimar el tiempo de secado de determinado lote de
material, el mejor método consiste en obtener datos experimentales reales bajo condiciones de
alimentación, área superficial relativa expuesta, velocidad del gas, temperatura y humedad, que

P á g i n a 28 | 37
sean, en esencia, las mismas que tendrá el secador que se usará en la práctica. De esta
manera, el tiempo requerido para el periodo de velocidad constante se determina directamente
con la curva de secado de contenido de humedad libre en función del tiempo.
3. Método de curva de velocidad de secado para el periodo de velocidad constante. En lugar de
la curva de secado, es posible emplear la curva de velocidad de secado. La velocidad de secado
R se define en la ecuación (9.5-3) de la siguiente manera:
Esta expresión se reordena e integra con respecto al intervalo para secar desde X1 a t1 = 0
hasta X2 a t2 = t.
Si el secado se verifica dentro del periodode velocidad constante, de manera que tanto X1 como
X2 sean mayores que el contenido de humedad crítica XC, entonces R = constante = RC. Al
integrar la ecuación (9.6-1) para el periodo de velocidad constante (Geankoplis, 1998).
Método que emplea predicciones de coeficientes de transferencia para el periodo
de velocidad constante.
1. Introducción. En el periodo de secado de velocidad constante, las superficies de los granos
del sólido en contacto con el flujo de aire de secado permanecen completamente húmedas.
Como se dijo antes, la velocidad de evaporación de la humedad bajo ciertas condiciones del
aire, es independiente del tipo de sólido, y de hecho, casi igual a la velocidad de evaporación
de una superficie de líquido puro bajo idénticas condiciones. Sin embargo, las irregularidades
de la superficie pueden aumentar la velocidad de evaporación.
Durante este periodo de velocidad constante el sólido está tan mojado, que el agua actúa como
si el sólido no existiera. El agua que se evapora de la superficie proviene del interior del sólido.
La velocidad de evaporación en un material poroso se verifica por medio del mismo mecanismo
que en un termómetro de bulbo húmedo, el cual opera esencialmente con secado de velocidad
constante (Geankoplis, 1998).
Para estimar el tiempo de secado en el periodo de velocidad constante, al sustituir en las
ecuaciones:

P á g i n a 29 | 37
13.Ecuación para determinar el tiempo de secado en el periodo decreciente
cuando la velocidad de secado disminuye de manera lineal.
En el periodo de secado de velocidad decreciente que se muestra en la figura 3, la velocidad
de secado R no es constante, sino que disminuye cuando el secado pasa por la zona de
contenido crítico de humedad libre XC. Cuando el contenido de humedad libre Xes cero, la
velocidad también lo es. El tiempo de secado para cualquier región entre X1 y X2 se obtiene
mediante la ecuación (9.6-1):
Cuando la velocidad es constante, la ecuación (9.6-1) se puede integrar para obtener la
ecuación (9.6-2). Sin embargo, durante el periodode velocidad decreciente R varía. La ecuación
(9.6-1) se puede integrar gráficamente para cualquier forma de la curva de secado de velocidad
decreciente, trazando 1/R en función de Xy determinando el área bajo la curva (Geankoplis,
1998).
Métodos de cálculo para casos especiales en la región de velocidad decreciente.
En algunos casos especiales que se presentan en la región de velocidad decreciente, la
ecuación de tiempo de secado (9.6-1) puede integrarse analíticamente.
1. La velocidad está en función lineal de X. Si tanto X1 como X2 son inferiores a Xc y la velocidad
R es lineal con respecto a X en esta región.
Donde a es la pendiente de la línea y b es una constante. Al diferenciar la ecuación (9.7-1) se
obtiene dR = a dX, y sustituyendo en la ecuación (9.6-1).
Puesto que RI = aX, + b y R2 = aX, + b,

P á g i n a 30 | 37
Al sustituir la ecuación (9.7-3) en (9.7-2),
(Geankoplis, 1998).
14.Método para determinar el tiempo de secado en el periodo decreciente cuando
la velocidad de secado disminuye de manera no lineal.
La velocidad es una función lineal que pasa a través del origen. En algunos casos, una recta
proyectada desde el contenido crítico de humedad que pasa a través del origen representa de
manera adecuada a la totalidad del periodo de velocidad decreciente. En la figura 3 (curva b),
esto correspondería a una recta desde C hasta E en el origen. La suposición anterior se
establece con bastante frecuencia cuando se carece de datos más detallados. Entonces, para
una recta a través del origen, donde la velocidad de secado es directamente proporcional al
contenido de humedad libre:
R = aX (9.7 -5)
Al diferenciar, Dx = dR/a. Sustituyendo en la ecuación (9.6-1):
(9.7-6)
La pendiente a de la línea es Rc/Xc, y para X1 = Xc cuando R1 = Rc:
(9.7-7)
Al observar también que Rc/R2 = Xc/X2:
(9.7-8)
(9.7-9)
(Geankoplis, 1998).

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15.Secadores de túnel y de charolas atmosféricos.
a) Ventajas y desventajas
Secador de túnel.
Deshidratan grandes cantidades de
producto en poco tiempo (5-6 hrs).
Son energéticamente eficaces.
Difícil control de variables
Productos muy heterogéneos
Costes de operación elevados por la
mano de obra
Secador de charolas atmosféricos
Son económicos.
De funcionamiento simple.
Trabaja por lotes, secado rápido.
Difícil control de variables
Secado no homogéneo.
Formación de costras.
Proceso lento más de 12 hrs.
b) Capacidades de producción.
Secador de túnel Secador de charolas
200 Kg/h Pequeñas instalaciones 10 a 250 Kg
c) Partes principales.
Ventilador, Calefaccion, Entrada y salida de aire,
Entrada y salida de carretillas.
Bandejas, deflectores y conductos para dirigir
el aire sobre el producto o a través de él
ventilador de aire, calentador, cámara de
secado, controlador de temperatura.

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1. Generador de aire: Debe de contar con un sistema que permita la entrada de aire a
diferentes velocidades.
2. Calefactor:
 Directo: el aire es calentado cuando se combina con gases de combustión de
escape.
 Indirecto: el aire o producto es calentado a través de placas de resistencia
eléctrica (intercambiador de calor).
3. Alimentador: Más comunes utilizados en los secaderos para solidos húmedos son los
transportadores de tornillo, mesas rotantes y bandejas vibratorias.
4. Termómetros, medidores de presión y humedad, básculas que censan la perdida de
agua del alimento.
d) Diferentes tipos.
Flujo paralelo, flujo en contracorriente,
de dos etapas con salida central y de
flujo cruzado.
Secadores de charolas al vacío
Secadores con congelación o
liofilizadores.

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e) Condiciones de trabajo (porcentaje de recirculación, velocidad, temperatura
y humedad del aire de secado, carga de las charolas).
Capas de un grosor de 25-150 mm Capas de un grosor de 2-6 cm.
Velocidad del aire de 0.5-5 m/s
f) Métodos de calentamiento del aire.
● Directos, que utilizan gases calientes en contacto con el sólido húmedo para suministrar
el calor y arrastrar el líquido vaporizado.
● Indirectos, en los que el calor se transmite al solido húmedo a través de la pared que
lo contiene, eliminándose el líquido vaporizado independientemente del medio calefactor.
● secadores por radiación.
g) Eficiencia térmica.
Eficiencia térmica se define como la relación entre la cantidad de energía destinada al secado
y la cantidad de agua evaporada durante el proceso.
El consumo de energía en un secador no se debe medir solamente en unidades de combustible
usadas n el proceso. Es importante que se relacione este consumo con la cantidad
correspondiente de agua evaporada, de ahí la necesidad de definir un elementó que sirva de
termino de comparación entre diferentes secadores.

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El consumo de energía por unidad de agua evaporada varía con diversos parámetros:
variación de húmeda del producto durante el secado (tasa de secado), las condiciones
ambientales y el tipo de secador empleando. El tipo de secador que se utilice ejerce gran
influencia sobre el rendimiento térmico de secado.
h) Materiales de construcción.
Existe más de un material que se puede emplear alternativamente en el equipo de secado y
podría servir para una aplicación específica. Sin embargo se recomienda el acero inoxidable
ya que se maneja un producto alimenticio, el material que se utilice en la construcción deberá
ser resistente a la corrosión, a la humedad y temperatura con que se esté operando. Siendo
este material el más adecuado para la construcción del secador.
16.Balances de materia y energía:
a) Balance de agua aire y sólidos.
Balances simples de calor y materia. En la figura 4 se muestra el diagrama de flujo para un
secador de tipo continuo, en el que el gas de secado fluye a contracorriente al flujo de sólidos.
El sólido entra a velocidad LS kg de solido seco/h, con un contenido de humedad libre de X1 y
temperatura Ts 1 y sale a X2 y TS2. El gas entra a velocidad G kg de aire seco/h, con humedad
H2 kg H2O/kg de aire seco y temperatura TG 2. El gas sale a TG1 y H1.
Figura 4. Proceso de flujo para un secador continúo a contracorriente.
El balance de materia con respecto a la humedad,
Se selecciona un valor básico de T0 °C para el balance de calor. Una temperatura conveniente
es 0 °C (32 °F). La entalpía del sólido húmedo está constituida por la entalpía del sólido seco
más la del líquido como humedad libre. En general, se suele despreciar el calor de
hurnidificación. La entalpía del gas H´G en kJ/kg de aire seco es

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Donde 𝜆0 es el calor latente del agua a T0 °C, 2501 kJ/kg (1075.4 btu/lbm) a 0 °C, y CS es el
calor húmedo, que se expresa en kJ/kg de aire seco K.
La entalpía del sólido húmedo H´S en kJ/kg de sólido seco, donde (TS – T0) °C = (TS – T0) K es
Donde CPS es la capacidad calorífica del sólido seco en kJ/kg de sólido seco K y CpA es la
capacidad calorífica de la humedad líquida en kJ/kg H20 K. Se desprecia el calor de
humidificación o adsorción. El balance de calor para un secador es
Donde Q es la pérdida de calor en el secado en kJ/h. Para un proceso adiabático, Q = 0, y si se
añade calor, Q es negativa (Geankoplis, 1998).
b) Consumo de energía térmica.
Predicción del tiempo de secado. Para predecir el tiempo requerido para llevar a cabo una
reducción determinada del contenido de agua del producto, se debe predecir la velocidad de
eliminación de agua (Bird, 1992).
Para el periodo de velocidad constante, ésta se puede describir mediante:
𝑚̇ 𝐶 =
𝑊0 − 𝑊𝐶
𝑡 𝐶
Donde:
𝑚̇ 𝐶= eliminación de agua durante el periodo de velocidad constante ( 𝑠−1)
𝑊𝐶 = contenido de agua critico (kg agua/kg solidos secos)
𝑊0= contenido de agua inicial (kg agua/kg sólidos secos)
𝑡 𝐶= tiempo de secado para el periodo de velocidad constante (s)
Durante este periodo, se transmite energía térmica desde el aire caliente hasta la superficie del
producto, mientras que el vapor de agua se transporta desde la superficie del producto hasta el
aire caliente (Bird, 1992).
El valor de la energía térmica transmitida viene descrita por:
𝑞 = ℎ𝐴( 𝑇𝑎 − 𝑇𝑆)

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Donde:
q= flujo de calor (W)
h= coeficiente de transmisión de calor por convección ( 𝑊
[ 𝑚2. °𝐶]⁄ )
A= área superficial de producto expuesto al aire caliente ( 𝑚2)
𝑇𝑎 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 (°𝐶)
𝑇𝑆 = 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 (°𝐶)
17.Referencias bibliográficas.
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bisulfito de sodio en rebanadas de mango (mangifera indica) auto estabilizadas en el
envase por la tecnología de obstáculos”. CIATEJ. Guadalajara, Jal. (2008), pp-54
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Un estudio sistematico de los fundamentos del transporte de materia, energía y
cantidad de movimiento. Editorial Reverté. España (1992).
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Geankoplis, Christie. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Compañía
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Martínez de la Cuesta J. Pedro, Rus Martínez Eloísa. Operaciones de separación en
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Metrología. SM2010-S5B-1. (2010).
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Bibliografía de Internet.
Secador de charolas.
https://cetiquimica2.files.wordpress.com/2014/03/exp1_profesor_tgoquim_alim_oper_de
_conserv_ceti.pdf
Osmosis: https://es.slideshare.net/VanessaVillngm/sistemas-de-secado
Deshidratación de los alimentos. https://www.slideshare.net/gallorocky/deshidratacin-
de-los-alimentos
Proceso de Secado.
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/cabrera_v_a/capitulo5.pdf

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