SIP20121076 Modelamiento Multifisico del Secado de Papa por Convección de aire Caliente

El secado de alimentos es uno de los procesos más comunes usados para mejorar la estabilidad alimenticia, pues reduce la actividad microbiana y minimiza los cambios físico-químicos durante su almacenamiento (Yadollahinia, 2009). Este proceso es un fenómeno complejo pues involucra la transferencia de cantidad de movimiento, de calor y de masa. La papa es el cuarto cultivo a nivel mundial después del maíz, trigo y arroz y se encuentra en más de 130 países (Santiago & García, 2001). En México, el cultivo de papa se realiza en 24 entidades, lo cual lo convierte en uno de los cultivos más importantes del país (INEGI, 2007). La papa es una buena fuente de energía debido a su contenido de almidón, proteínas y minerales. El secado es una operación crítica en el procesamiento de alimentos. Los mecanismos que se desarrollan durante el secado dependen de la estructura, composición química y del estado del agua en el alimento. Sin embargo a nivel proceso, la calidad del producto depende en gran manera estos mecanismos de transporte, tales como la difusividad líquida, la difusión de vapor y la transferencia de calor desde el agente de secado al material (convección), y al interior del material (conducción). De lo anterior deriva la importancia de simular el secado desde una perspectiva multifísica. En particular es necesario profundizar en la escritura fenomenológica del transporte de líquido en este tipo de alimentos y de adaptar la evolución de la temperatura superficial a una condición límite de tipo Robin. Las simulaciones multifísicas dan información importante y útil para mejorar la calidad de un alimento, para diseñar nuevos procesos, y para optimizarlos (Datta, 2007; Aversa et al., 2006; Lewicki, 2006; Krokida et al., 2004; Aguilera et al., 2003).

El secado es la operación más frecuente para la conservación de alimentos. Durante el secado se desarrollan diferentes mecanismos de transporte los cuales son complejos a diferentes escalas. Los modelos matemáticos permiten generar conocimiento fundamental para mejorar u optimizar dicho proceso. El objetivo de esta investigación fue obtener un modelo matemático multifísico que simulara los mecanismos de transferencia de masa y calor para obtener las cinéticas de secado y el perfil de temperaturas. Rodajas de papa variedad alpha se sometieron a un proceso de secado por convección de aire caliente a 60ºC y 30% de humedad relativa en combinación con dos diferentes velocidades de aire (1.0 y 2.2 m/s). Se solucionó un modelo multifísico el cual incorpora las ecuaciones de transferencia de masa y calor acopladas simultáneamente. Los resultados obtenidos muestran una similitud entre la cinética de secado simulada y la experimental con una desviación de 0.29 y 0.2 kg de agua/kg de masa seca para 1.0 y 2.2 m/s respectivamente. El perfil de temperaturas mostró dos comportamientos diferentes que dependen de la velocidad del aire aplicada.