TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE ENERGÍA Y MATERIA EN EL SECADO DE PASTAS LIBRES DE GLUTEN

V. LARROSA; G. LORENZO; N. ZARITZKY; A. CALIFANO

Congreso; XV CONGRESO ARGENTINO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS; 2015

Asociación Argentina de Tecnólogos Alimentarios

El secado constituye uno de los procesos más importantes durante la producción de pastas; implica la transferencia simultánea de calor (desde el aire caliente hacia la pasta húmeda) y materia (transferencia de agua desde la pasta húmeda hacia el aire) en estado no estacionario. Su correcto análisis conduce a una mejora en la calidad del producto final. La ausencia de gluten en las pastas aptas para celíacos incrementa la dificultad del proceso debido a la falta de una red proteica que contenga a los gránulos de almidón dentro de la matriz. Un control inadecuado de la velocidad de secado puede conducir a pastas frágiles que se desintegren durante la cocción. El objetivo del trabajo fue presentar un modelo matemático que permita describir la cinética secado de pastas libres de gluten y el efecto de variables operativas (temperatura y humedad del aire) sobre la velocidad del proceso. Para ello se plantearon los balances de materia y energía acoplados y además se utilizaron propiedades de transporte dependientes del contenido de humedad y temperatura. Se consideraron pastas de sección rectangular (1.80x8.07 mm) y 200 mm de longitud, asumiendo que la transferencia ocurría de manera bidireccional. Se adoptó un modelo difusional para el transporte de humedad a través de la pasta utilizando un coeficiente de difusión efectivo del agua en el sistema. La transferencia de energía se basó en la ecuación de conducción de calor con condiciones de contorno convectivas. Se estimaron los coeficientes de transferencia de energía y materia en la interfase y las propiedades termofísicas. Los ensayos experimentales para el ajuste del modelo se realizaron en una estufa de aire forzado a velocidad constante (0.5 m/s), diseñada y construida ?ad hoc?, la cual cuenta con sistemas de control independientes de humedad relativa del aire y de temperatura permitiendo medir la pérdida de peso ?in situ? de manera continua. Se ensayaron cuatro condiciones de proceso diferentes, combinando dos temperaturas (30ºC y 50ºC) y dos humedades relativas (40 y 80%), manteniendo constante la composición de la pasta en una formulación previamente optimizada. Los resultados fueron modelados mediante soluciones analíticas de las ecuaciones de difusión (control interno de transferencia de materia), considerando condiciones isotérmicas y utilizando el método de elementos finitos para la resolución numérica de las ecuaciones diferenciales a derivadas parciales a través del software Comsol Multiphysics. El modelo propuesto permitió ajustar satisfactoriamente todas las condiciones de proceso estudiadas ajustando únicamente el coeficiente de difusión, cuyo valor promedio resultó de 3.5x10-11 m2/s similar al reportado por otros autores para pastas de trigo tradicionales. Mediante el modelo se observó que la temperatura del centro de la pasta alcanzó su valor asintótico recién después de 30 min, lo que muestra que no resulta adecuado despreciar la transferencia de energía durante el proceso. Se observó que las velocidades de secado obtenidas en las pastas libre de gluten fueron más altas que en las pastas de trigo deshidratadas en las mismas condiciones, lo cual puede atribuirse a la menor interacción del agua en la matriz sin gluten.