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 (CYTAL ? AATA),; 2015

AATA

El secado constituye uno de losprocesos más importantes durante la producción de pastas; implica latransferencia simultánea de calor (desde el aire caliente hacia la pastahúmeda) y materia (transferencia de agua desde la pasta húmeda hacia el aire)en estado no estacionario. Su correcto análisis conduce a una mejora en lacalidad del producto final. La ausencia de gluten en las pastas aptas paracelíacos incrementa la dificultad del proceso debido a la falta de una redproteica que contenga a los gránulos de almidón dentro de la matriz. Un controlinadecuado de la velocidad de secado puede conducir a pastas frágiles que sedesintegren durante la cocción. El objetivo del trabajo fue presentar un modelomatemático que permita describir la cinética secado de pastas libres de gluteny el efecto de variables operativas (temperatura y humedad del aire) sobre lavelocidad del proceso. Para ello se plantearon los balances de materia yenergía acoplados y además se utilizaron propiedades de transporte dependientesdel contenido de humedad y temperatura. Se consideraron pastas de secciónrectangular (1.80x8.07 mm) y 200 mm de longitud, asumiendo que la transferencia ocurríade manera bidireccional. Se adoptó un modelo difusional para el transporte dehumedad a través de la pasta utilizando un coeficiente de difusión efectivo delagua en el sistema. La transferencia de energía se basó en la ecuación deconducción de calor con condiciones de contorno convectivas. Se estimaron loscoeficientes de transferencia de energía y materia en la interfase y laspropiedades termofísicas. Los ensayos experimentales para el ajuste del modelose 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 controlindependientes de humedad relativa del aire y de temperatura permitiendo medirla pérdida de peso ?in situ? de manera continua. Se ensayaron cuatrocondiciones de proceso diferentes, combinando dos temperaturas (30ºC y 50ºC) y dos humedadesrelativas (40 y 80%), manteniendo constante la composición de la pasta en unaformulación previamente optimizada. Los resultados fueron modelados mediantesoluciones analíticas de las ecuaciones de difusión (control interno detransferencia de materia), considerando condiciones isotérmicas y utilizando elmétodo de elementos finitos para la resolución numérica de las ecuacionesdiferenciales a derivadas parciales a través del software Comsol Multiphysics.El modelo propuesto permitió ajustar satisfactoriamente todas las condicionesde proceso estudiadas ajustando únicamente el coeficiente de difusión, cuyovalor promedio resultó de 3.5x10-11 m2/s similar alreportado por otros autores para pastas de trigo tradicionales. Mediante elmodelo se observó que la temperatura del centro de la pasta alcanzó su valorasintótico recién después de 30 min, lo que muestra que no resulta adecuadodespreciar la transferencia de energía durante el proceso. Se observó que lasvelocidades de secado obtenidas en las pastas libre de gluten fueron más altasque en las pastas de trigo deshidratadas en las mismas condiciones, lo cualpuede atribuirse a la menor interacción del agua en la matriz sin gluten.