Fundamentos del Secado
El secado consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otros líquidos de un material sólido, con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo.
El secado es habitualmente la etapa final de una serie de operaciones y, con frecuencia, el producto que se extrae de un secadero está listo para ser empaquetado.
Clasificación de los Secadores
- Secadores Directos (Adiabáticos): El sólido se encuentra directamente expuesto a un gas caliente.
- Secadores Indirectos (No Adiabáticos): El calor es transmitido al sólido desde un medio externo, generalmente a través de una superficie metálica con la que el sólido está en contacto.
- Secadores por Energía Radiante: Calentados por energía radiante, dieléctrica o de microondas (también se consideran no adiabáticos).
Parámetros de los Sólidos a Secar
- Variaciones posibles en forma y tamaño de los materiales.
- Humedad de equilibrio y mecanismos de flujo a través del sólido.
- Mecanismos de recuperación de calor para la evaporización.
Mecanismos del Secado
- Transferencia de calor: El aporte de calor necesario para la evaporación de la humedad puede efectuarse por convección desde la masa de aire caliente, por radiación desde las paredes u otras partes del equipo, y por conducción a través de los soportes que contienen los sólidos o a través del mismo sólido.
- Transferencia de materia: Desde la superficie del sólido hasta la fase gaseosa como vapor, y en el interior del sólido hacia la superficie como líquido o como vapor, para eliminar el vapor formado en el interior del sólido.
Selección de Equipos de Secado
Parámetros para seleccionar un equipo de secado:
- Facilidad en la operación.
- Capacidad de obtener el producto deseado en la forma y a la velocidad que se requiere.
- Costos de inversión y de operación (lo más económicos posible).
Equipos de Secado Comunes
- Secador de aire
- Secador de cámara
- Secador para sólidos y pastas
- Secador en bandeja
- Secador de tamices transportadores
- Secadores rotatorios
- Secador de tornillo transportador
- Secador de lecho fluidizado
- Turbo secador
- Secador flash
- Secador de tambor
- Película delgada
- Secador a túneles
- Secador de rodillo
- Secador vibratorio
- Secador microondas y calefacción eléctrica
- Secador calentamiento infrarrojo
- Secador marmita y paila
Liofilización
La liofilización es un método de desecación en el que se elimina el agua mediante la congelación del producto húmedo y la posterior sublimación del hielo en condiciones de baja presión. Es un proceso que se produce por debajo del punto triple del agua para evitar el paso por la fase líquida.
Descripción del Proceso de Liofilización
- Congelación: Debe procederse a la congelación completa de la disolución o el producto a liofilizar. Esta operación previa es imprescindible y puede darse antes de introducir el material en el liofilizador o dentro del mismo.
- Desecación primaria: Consiste en la sublimación del hielo, que se inicia al hacer vacío en la cámara y disminuir la presión del sistema por debajo de la presión del vapor.
- Desecación secundaria: Comprende la desorción del agua absorbida o fijada por la matriz del liofilizado.
Aplicaciones de la Liofilización
- En la industria farmacéutica:
- Sustancias medicamentosas lábiles, plasma humano, sueros, extractos de órganos y antibióticos.
- Conservación de sustancias vivas (tejidos, microorganismos, etc.), determinadas vacunas como la BCG, cepas bacterianas, fragmentos de piel, huesos.
- En la industria alimentaria:
- Aunque tiene un alto costo, se utiliza para café, sopa, legumbres, extractos de plantas, etc.
- Los alimentos liofilizados, envasados correctamente, se conservan más de 12 meses sin apenas modificarse.
- La liofilización se utiliza para rehidratar, conservar el aroma y no endurecer la capa superficial de los alimentos, ya que la capa porosa de los alimentos liofilizados hace que su rehidratación sea muy rápida.
Destilación
La destilación es un proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida.
El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. En la evaporación y el secado, el objetivo es obtener el componente menos volátil; el componente más volátil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. [FALTA]
Ejemplo:
- La eliminación del agua en la glicerina evaporando el agua se llama [FALTA – Concentración].
- La eliminación del agua evaporando el alcohol se llama [FALTA – Destilación].
Si la diferencia en la volatilidad (y, por tanto, en el punto de ebullición) entre los componentes de una mezcla es grande, la separación puede realizarse en una sola destilación. Por ejemplo, el agua del mar, que contiene un 4% de sólidos disueltos (principalmente sal común), se puede purificar fácilmente evaporando el agua y condensando el vapor para recoger el producto (agua destilada).
Si los puntos de ebullición solo difieren ligeramente, no se puede conseguir la separación total en una sola destilación.
Ejemplo:
- Punto de ebullición del agua: 100 °C
- Punto de ebullición del alcohol: 78 °C
Al hervir una mezcla de estos dos líquidos, el vapor que sale es más rico en alcohol que el líquido original, pero no es alcohol puro. Por lo tanto, es necesario destilarlo una o dos veces más hasta obtener una concentración del 95% Vol/Vol.
Tipos de Destilación
- Destilación fraccionada
- Destilación por arrastre de vapor
- Destilación al vacío
- Destilación molecular centrífuga
- Destilación destructiva
- Sublimación
Aparato de Destilación
El aparato de destilación, conocido como alambique, está constituido por una columna fraccionadora, un condensador de enfriamiento y un receptor en el que se recoge el destilado. Los aparatos de laboratorio suelen ser de vidrio, mientras que los industriales son de hierro.