Análisis de los Periodos y Mecanismos de Transporte Durante el Secado de Papa por Convección de Aire Forzada SIP20110476

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO 2008), considera que la papa es el alimento del futuro para solucionar los problemas de hambruna debido a sus atributos nutrimentales y energéticos. El secado de papa es una operación de gran interés industrial. La calidad final de la papa depende principalmente del método de secado y de las condiciones del proceso. Por tal motivo, el estudio de la física del secado, y su influencia sobre la calidad y funcionalidad de los alimentos es importante. La identificación de etapas y condiciones óptimas del proceso, permitirían mejorar la calidad microestructural del material, minimizar los costos energéticos y reducir los tiempos de secado (Lewicki, 2006). Por tal motivo, el conocimiento de los fenómenos y mecanismos de transporte durante el secado de papa, son importantes (Aguilera, 2003). A partir de cinéticas de secado se obtendrán curvas de rapidez de secado para identificar las etapas de este proceso. La evolución temporal de la rapidez de secado de un material es la clave de muchos parámetros para el diseño de un proceso de secado (Debaste, 2008). Un estudio sobre el secado de rodajas de ajo, demostró que la mayor pérdida de agua se lleva a cabo en el periodo de velocidad decreciente (Sacilik y Unal, 2005). Debido a las crecientes necesidades en las últimas décadas tanto de tipo de la calidad del producto y el proceso, se han implementado diversos modelos matemáticos para el análisis de los procesos de secado. En la presente propuesta, nos enfocamos en el estudio de la física del secado y en el concepto de la Curva Característica de Secado, con lo cual se busca identificar las diferentes etapas de secado y modelar las cinéticas. La parte experimental esta enfocada al secado por convección de aire caliente utilizando un túnel de secado, para posteriormente identificar periodos mediante el análisis de la temperatura superficial del material para deducir las ecuaciones.

Se estudió el secado por aire caliente de papa (Solonum tuberosum). En particular se estudió el efecto de la velocidad del aire en las cinéticas. El trabajo está dividido en dos partes. En la primera se obtuvieron las cinéticas de secado experimentales y en la segunda, se derivó un modelo semi-empírico conocido como método de la curva característica. Este método toma en cuenta los datos experimentales para obtener los parámetros.
Las pruebas experimentales se llevaron a cabo en el túnel de secado del laboratorio del CIIDIR Unidad Oaxaca; 4 velocidades de flujo de aire fueron probadas, manteniendo constantes la temperatura y la humedad relativa del aire. Se utilizó un termómetro infrarrojo para medir la temperatura superficial durante todo el proceso. La evolución térmica superficial permitió identificar un periodo corto de rapidez constante a velocidad de 1.0 m/s. A velocidades de aire superiores no fue posible distinguir dicho periodo. Los resultados experimentales permitieron modelar las cinéticas de secado mediante el método de la curva característica de secado (CCS), estandarizando las curvas de secado y considerando una rapidez de secado de referencia. Incorporando la evolución térmica superficial a la curva de velocidad reducida, se identificaron las etapas de secado, logrando distinguir 5 etapas a 1.0 y 1.4 m/s, y 3 a 1.8 y 2.2 m/s. En cada caso, las curvas representan un comportamiento lineal o exponencial. El modelo semiempírico representa de manera correcta las curvas experimentales.