Impacto de las condiciones de liofilización en el consumo energético del proceso

Abstract

[ES] Hoy, más que nunca, el consumidor busca productos alimenticios con una vida útil mayor a la del producto fresco y que, al mismo tiempo, mantengan unas propiedades nutricionales y organolépticas muy próximas a él. Esto puede conseguirse mediante la liofilización, al ser una técnica de deshidratación que consiste en la congelación y sublimación del agua del alimento, a baja temperatura, evitando la presencia de agua líquida en todo momento. A pesar de sus ventajas, es un proceso lento que se realiza a baja presión, por lo que energéticamente su coste es muy elevado. Es por esto por lo que resulta de gran interés conocer cómo la modificación de las condiciones del proceso afecta a su duración y al consumo energético, para tratar de optimizar su coste. En este sentido, el presente trabajo pretende conocer cómo afecta la velocidad de la congelación previa y la variación de la presión y la temperatura durante el secado al consumo energético de la liofilización. Dichos parámetros pueden ser modificados independientemente pero están íntimamente relacionados. Con este estudio podrían ofrecerse soluciones a las empresas con el fin de reducir los costes de funcionamiento de sus instalaciones. Para el estudio se ha trabajado con un puré de naranja, formulado con goma Arábiga y fibra de bambú. Se ha registrado el consumo energético de la etapa de secado de muestras previamente congeladas en dos equipos de congelación diferentes y secadas a diferentes combinaciones de presión en la cámara (0,05 y 1 mbar) y temperaturas en el estante del liofilizador (40 y 50 ºC). En todos los casos se ajustó el tiempo de proceso para conseguir un producto con una humedad en torno a 5 g agua/100 producto. Los resultados obtenidos permiten concluir que la menor duración del proceso cuando se trabaja a 50 ºC supone un ahorro significativo de la energía consumida, sin que se observe un efecto de las presiones de la cámara y velocidades de congelación de las muestras consideradas en este estudio.

[EN] Nowadays, more than ever, the consumer is looking for foodstuffs that have longer shelf life than fresh products and at the same time, the same nutritional and organoleptic properties. This is possible through lyophilization or freeze drying, a dehydration technique which consists of the freezing and sublimation of the water of foodstuffs at low temperatures, avoiding the presence of liquid water during all the process. Despite its advantages, lyophilization is a slow process which is conducted at low pressures, so, in terms of energy consumption, turns out to be very expensive for the food industry. For that reason, in this dissertation it is pretended to know how two factors affect the energy consumption of the process: the speed of the previous freezing and the variation of pressure and temperature. The mentioned parameters can be modified independently although they are intimately related. With this study, solutions could be offered to food companies in order to reduce the operating costs of their installations. In the project, the foodstuff that is studied is orange purée, properly formulated with Arabic gum and bamboo fibre. The energetic consumption was registered during the drying period of samples which had been previously frozen at two different speeds. The samples were dried with different chamber pressures (0,05 and 1 mbar) and temperature combinations (40 and 50 degrees). In every case, time processing was adapted in order to obtain a product with a humidity around 5 g water/ 100 g product. The obtained results allowed to conclude that the shorter duration of the process when working at 50 ºC supposes a significant saving of the energy consumed, without being observed an effect of the chamber pressure and freezing rate considered in this study.

[CA] Hui, més que mai, el consumidor busca productes alimentaris amb una vida útil major a la del producte fresc i que, al mateix temps, mantinguen unes propietats nutricionals i organolèptiques molt pròximes a ell. Això pot aconseguir-se mitjançant la liofilització, a l'ésser una tècnica de deshidratació que consisteix en la congelació i sublimació de l'aigua de l'aliment, a baixa temperatura, evitant la presència d'aigua líquida en tot moment. Malgrat els seus avantatges, és un procés lent que es realitza a baixa pressió, pel que energèticament el seu cost és molt elevat. És per això pel que resulta de gran interés conéixer com la modificació de les condicions del procés afecta a la seua duració i al consum energètic, per a tractar d'optimitzar el seu cost. En aquest sentit, en el present treball es pretén conéixer com afecta la velocitat de la congelació prèvia i la variació de la pressió i la temperatura durant l'assecat al consum energètic de la liofilització. Aquests paràmetres poden ser modificats independentment però estan íntimament relacionats. Amb aquest estudi podrien oferir-se solucions a les empreses per a reduir els costos de funcionament de les seues instal·lacions. L'aliment amb el qual es va treballar en el projecte és un puré de taronja, degudament formulat amb goma aràbiga i fibra de bambú. Es va registrar el consum energètic de l'etapa d'assecat de mostres prèviament congelades a dues velocitats de congelació diferents i assecades a diferents combinacions de pressió en la cambra (0,05 i 1 *mbar) i temperatures en el prestatge del liofilitzador (40 i 50 °C). En tots els casos es va ajustar el temps de procés per a aconseguir un producte amb una humitat entorn de 5 g aigua/100 producte. Els resultats obtinguts permeten concloure que la menor duració del procés quan es treballa a 50 °C suposa un estalvi significatiu de l'energia consumida, sense que observar un efecte de les pressions de la cambra i velocitats de congelació de les mostres considerades en aquest estudi.