7/29/2019 Uscare_1

1/8

Metode moderne de uscare 1

USCARE

Procesul de uscare poate fi clasificat, ntr-un mod general, pornind de lamodul n care se ndeprteaz apa din sistem. Din aces punct de vedere

putem discuta despre:

uscare termic, deshidratare osmotic i ndeprtare mecanic a umiditii.

n deshidratatrea termic aerul sau un alt gaz cald sau un mediu la presiunesubatmosferic sunt utilizate pentru ndeprtarea umiditii dintr-un

material. De aceea uscarea termic poate fi reclasificat n: uscarea cu aer,uscarea n mediu cu mai puin aer i uscarea n atmosfer de aer modificat. n deshidratarea osmotic, un solvent sau o soluie sunt utilizate

pentru a ndeprta apa, n timp ce n ndeprtarea mecanic a umiditii seutilizeaz o separare n care se aplic o for fizic, cum ar fi foracentrifug. n alegerea procedeului de uscare trebuie s se in cont de tipul

produsului care trebuie uscat, de proprietile dorite ale produsului final, desensibilitatea termic a acestuia, de pretratamente care sunt necesarenaintea uscrii, de costurile de investiie i de exploatare i de proteciamediului. Din aceasta cauz, exist o mare varietate de utilaje de uscare inu exist o singur tehnic care s poat fi aplicat pentru toate produsele

care trebuie uscate.Uscarea termicUscarea cu aer cald este una dintre cele mai rspndite metode dedeshidratare a alimentelor. Cldura aerului cald este utilizat pentru aevapora umiditatea din material. Mecanismele de transfer a umiditiidepind de tipul materialului alimentar i de procedeul de uscare. Materialelealimentare pot fi clasificate ca fiind: geluri omogene, materiale poroase cu

pori interconectai sau capilare interconectate i materiale care au un nveliexterior i care acioneaz ca o barier n calea eliminrii umiditii. Esteevident c structura produsului joac un rol important n procesul de uscare.Uscarea este un proces consumator de energie n industria alimentar. nafara consumului mare de energie, legislaia asupra polurii i dezvoltareade tehnologii sustenabile i prietonoase cu mediul cer procese eficienteenergetic n industria alimentar. De aceea, curentul de gndire n ceea ce

privete proiectarea usctoarelor i a tehnologiilor de uscare este evident,deoarece orice economie de energie nseamn reducerea costului produsuluifinal. mbuntind cu numai 1% randamentul energetic, se pot crete

profiturile cu 10%. Pierderile de cldur n timpul uscrii pot fi grupate npierderi de cldur cu aerul evacuat, pierderi de cldur cu produsul,

7/29/2019 Uscare_1

2/8

Metode moderne de uscare 2

pierderi de cldur prin radiaie, pierderi de cldur cu pierderile de aer dinsistem i pierderi din cauza suprauscrii produsului.Uscarea la soare

Este unul dintre procedeele cele mai vechi de uscare. n acest procedeualimentele sunt directe expuse la soare fie ntinse pe pmnt, fie agate naer. Principalele dezavantaje ale acestui tip de uscare sunt: contaminarea din

mediu, pierderi de produs i impurificarea acestuia prin intermediulinsectelor i psrilor, necesitatea existenei unor spaii mari disponibile

pentru procesul de uscare, dificulti n a controla procesul, mirosuri

neplcute. Cnd clima nu este adecvat acestui proces de uscare, seutilizeaz uscarea cu aer n convecie. Cu toate acestea este cel mai ieftinprocedeu de uscare. Astzi se folosesc usctoare solare, ca i usctoare cuaer n convecie.Uscarea solarReprezint varianta mbuntit a uscrii la soare. n acest procedeu seutilizeaz energia radiant a soarelui. Procedeul este nepoluant i foloseteo surs de energie rennoibil. Cu toate acestea, energia solar are uneledezavantaje majore, cnd este vorba de a fi folosit pe scar larg. n primulrnd este nevoie de spaii largi, apar dificulti n ceea ce privete controlulvitezei de uscare, pot apare infestri cu insecte sau contaminri microbiene

i este un procedeu laborios. Exist ns preocupri continue pentru a reducesau chiar elimina aceste dezavantaje, de exemplu prin utilizarea unor

usctoare obinuite, cu aer n convecie transportat de ventilatoare, dar cares funcioneze cu baterii solare.Uscarea cu aer n convecieEste una dintre cele mai rspndite tehnici de uscare i n care procesul deuscare are loc ntr-o incint nchis i nclzit. Mediul de uscare este aerulfierbinte care trece peste sau prin produsul alimentar. Materialul care

urmeaz a fi uscat este asezat pe grtare deschise. Uscare convectiv este celmai adesea un proces continuu. Factorii care afecteaz viteza de uscare sunttemperatura, umiditatea, viteza aerului i modul de distribuire a aces tuia,

geometria produsului i caracteristicile acestuia i grosimea sa. Probele suntpuse pe grtare ntr-un strat subire, sau ntr-un strat mai gros dac uscarease face n strat fix sau pot fi agate dac se dorete o mai bun circulaie aaerului peste produs. Circulaia aerului poate fi orizontal sau vertical peste

produs. Structura i compoziia alimentului, cum ar fi coninutul de grsimipot influena viteza de uscare. n general, cu ct temperatura aerului este maimare i cu ct viteza sa estemai mare i umiditatea mai mic, cu att cretei viteza de uscare. Pentru a menine o umiditate sczut a aerului de uscare,acesta trebuie evacuat din sistem odat ce coninutul su de umiditate acrescut. Acest procedeu duce ns la creterea pierderilor de cldur din

7/29/2019 Uscare_1

3/8

Metode moderne de uscare 3

sistem. n multe cazuri se practic uscarea n trepte, de exemplu, o uscareiniial la 90C i apoi o alta la numai 60C.Uscarea prin atomizare (spary drying)

Se aplicpentru ndeprtareaapei dintr-un amestec lichid, transformndsolutul dizolvat n lichid ntr-o pulbere. Fluidul care trebuie uscat este mainti atomizat (pulverizat foarte fin cu ajutorul unei duze sau printr-unatomizor care se rotete) pentru a forma picturi foarte fine, cu o suprafamare de transfer. Picturilevin n contact cu un gaz fierbinte, de obicei aer.Lichidul este foarte repede evaporat, minimizndu-se timpul de contact i

deteriorarea termic a produsului final. Dezavantajul acestei tehnici deuscare este necesitatea asigurrii unor echipamente mari, iar pentrumaterialele uleioase este necesar s se ndeprteze excesul de grsimenainte de atomizare. Ultrasonarea n camera de atomizare poate fi folosit

pentru a obine picturi mici.

Instalaie de uscare prin atomizare ntr-o singur treapt

Uscarea n strat fluidizat

n aceast tehnic particulele acare trebuie uscate suunt antrenate ntr-omicare turbulent de un curent de aer foerbinte, realizndu-se astfel ointensificare a uscrii. Uscarea prin fluidizare se aplic pentru particule miciirelativ uniforme, i care nu se unesc ntre ele, tocmai pentru a menine o

7/29/2019 Uscare_1

4/8

Metode moderne de uscare 4

vitez de fluidizare maxim. Avantajul cel mai mare al uscrii n stratfluidizat este temperatura uniform i viteza mare de uscare, ceea ce reducedeteriorarea termic a produsului. Se mai pot utiliza i camere rotitoarempreun cu stratul fluidizat, pentru a utiliza i fora centrifugal pentru acrete viteza de uscare i gradul de amestecare.

Usctor n strat fluidizatLiofilizarea

Liofilizarea este procesul de uscare rapid a produselor alimentare nprealabil congelate, prin sublimarea gheii sub vid naintat. Ca avantaje aleliofilizrii se pot aminti:

Pstrarea proprietilor senzoriale (textur, gust, miros); Pstrarea valorii nutritive. Vitaminele, acizii grai eseniali,

proteinele, substanele de arom i enzimele nu sunt alterate; Produsele liofilizate pot fi pstrate perioade ndelungate de timp,

fiind deosebit de stabile;

Prin liofilizare se diminueaz greutatea i volumul produsului, dreptconsecin transportul i depozitarea sunt mai uoare i mai puincostisitoare;

7/29/2019 Uscare_1

5/8

Metode moderne de uscare 5

Reconstituire uoar; datorit porozitii fine, produsele liofilizate serehidrateaz uor, pregtirea pentru consum a unui produs liofilizatfiind foarte simpl.

Ca dezavantaje se menioneaz: Se poate produce oxidarea lipidelor, din cauza nivelului redus al

umiditii n produsele liofilizate; Procedeu costisitor, deoarece instalaiile de liofilizare au utilaje

scumpe, cu randamente mici;

Tehnic de operare complicat; Este necesar personal cu o nalt calificare;Produsele liofilizate i pot recpta forma i structura iniial prin adugare

de ap, deoarece structura spongioas a acestor produse permite rehidratarealor rapid. La ora actual liofilizarea n industria alimentar se folosete

pentru cafea, extracte de ceai, legume, fructe, carne i pete. Produseleliofilizate au cam 10-15% din greutatea lor iniial i nu mai trebuierefrigerate.

Liofilizarea se realizeaz n trei etape: congelarea, sublimarea sau desicareaprimar i desicarea secundar sau desorbia. n figura 8.28 sunt prezentateaceste etape. Trei sunt variabilele cele mai importante ale unui proces de

liofilizare. Acestea sunt:

Depresiunea din camera de uscare; Energia radiant aplicat alimentului; Temperatura n condensator.

Congelareaare o importan major asupra celorlalte etape. Temperatura decongelare a alimentelor este mai sczut dect a apei pure, dup cum s-aartat deja, din cauza solidelor solubile care se concentreaz n apa rmaslichid. Temperatura de congelare continu s scad pn cnd i aceastsoluie nghea. ntreaga mas a produsului devine rigid la sfritul

procesului de congelare, formnd un eutectic care const din cristale de

ghea i componentele alimentului.Este necesar s se ating punctul eutectic, pentru a fi siguri c evacuareaulterioar a apei ngheate se va face numai prin sublimare i nu printr-ocombinaie ntre sublimare i evaporare. Avnd n vedere c a doua etapeste cea de sublimare, este mai avantajoas congelarea rapid, deoarece seobin cristale mai mici i uniforme care ofer o suprafa de transfer maimare.

Uscarea

Procesul de uscare este faza principal a liofilizrii i const din dou etape:uscarea primar (desicarea primar) i uscarea secundar (desicarea

7/29/2019 Uscare_1

6/8

Metode moderne de uscare 6

secundar). n prima faz are loc sublimarea gheii la presiuni sczute. naceast etap, cea mai mare parte a apei aflat sub form de ghea seelimin prin sublimare, operaia avnd loc la temperatur i presiunesczut.

Fig. 8.28. Etapele procesului de liofilizare.

Procesul fiind endoterm este favorizat de aportul de cldur n sistem,pentru a asigura o vitez de uscare maxim. Vaporii de ap generai prinsublimare sunt eliminai prin porii produsului, datorit presiunii sczute dincamera de uscare, rolul condesatorului fiind acela de a preveni rentoarcereavaporilor din nou n produs. Fora motoare a sublimrii este diferena de

presiune ntre presiunea de vapori a apei la interfaa cu ghea i presiuneade vapori a apei n camera de uscare. Energia necesar sublimrii gheii

poate fi furnizat prin radiaie sau conducie prin produsul ngheat, sau priniradierea moleculelor de ap folosind microundele. Pentru produsele

alimentare sensibile, temperatura de sublimare trebuie s fie de 250

C, iarpentru cele rezistente5 0C20 0C, iar presiunea poate fi de 0.5 - 1.5 mmcoloan Hg. n cea de-a doua etap a uscrii trebuie ndeprtat apa deadsorbie n stare lichid, care este foarte bine legat i de aceea estenecesar scderea vitezei de nclzire, pentru a menine temperatura

produsului sub 30 - 500C. Ambalarea i depozitarea produselor liofilizate

trebuie s se realizeze numai n ambalaje impermeabile la vapori de ap ioxigen. Se recomand ambalarea sub atmosfer de gaz inert. Aceste msurisunt necesare din cauza unor caracteristici specifice ale produselor liofilizate

cum ar fi: porozitate, suprafa specific mare, permeabilitate la gaze.

7/29/2019 Uscare_1

7/8

Metode moderne de uscare 7

Componentele principale ale unei instalaii de liofilizare sunt: camerele deuscare (sublimare i desicare secundar), sistemul de nclzire i sistemul deevacuare a vaporilor, descrise pe larg n literatur (Banu i colab., 1992). nfigura 8.29 este prezentat o instalaie de liofilizare n care sistemul deevacuare a vaporilor de ap este formatdin pompe i condensatoare.

Fig. Instalaie de liofilizare cu pompe i condensatoare:1liofilizator; 2condensator; 3 - separator de picturi; 4 condensator; 5 -rezervor de amoniac; 6 - compresor de amoniac; 7 - pomp de vid; 8 - rezervorpentru soluie de splare; 9a i 9b -pompe de circulaie (adaptat dup Banu i

colab., 1992).

Fig. Ilustrarea transferului simultan de mas i de cldur la uscarea pe o singurparte a unui produs alimentar.

7/29/2019 Uscare_1

8/8

Metode moderne de uscare 8