Secado de Cubos de Zanahoria

8/17/2019 Secado de Cubos de Zanahoria

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Facultad de Ingeniería Pesquera y de Aliments ! FIPA

Escuela Pr"esinal de Ingeniería de Aliments

La#ratri de In$estigaci%n de Prcess y O&eracines

Unitarias ! LIPOU

'e(t) *Estudi de Cin+tica de Secad de Cu#s de ,ana-ria cnEnergía .al%gena/

Autres res&nsa#les)

Alvarado Ramos, Yessenia Susan.Davalos Huamani, Anais HaylinHernández Arévalo, Miryam Sussana.Ortiz Alarcón, Nataly Roco.!era Rodr"uez, Die"o #osé.!ilca$oma %o&ór'uez, (lisa)el (m$eratriz.

Dirigid &r)

Dr. !ivanco *ezantes, David.

0Perid de e1ecuci%n) 234 5uni426738


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Estudi de Cin+tica de Secad de Cu#s de ,ana-ria cn Energía.al%gena

9inetic study Drying Carrt cu#es :it- .algen Energy

RESU;EN

(n el $resente estudio de cinética de secado de cu)os de zana&oria medianteun secado con ener"a &aló"ena a escala de la)oratorio realizado en+a)oratorio de n"eniera de *rocesos y O$eraciones -nitarias -niversidadNacional del /allao. +as zana&orias 0ueron acondicionadas a una "eometra decu)os 123,2423.2423, 2 mm5. +os e0ectos del tiem$o, &umedad y es$esor de lacinética de secado de la muestra de zana&orias 0ueron investi"ados. (le4$erimento se llevó a ca)o con la ayuda de una instalación $ara el secado de$roductos alimenticios, 'ue es ca$az de ase"urar el $roceso de secado a unatem$eratura de 2678/, las muestras se 0ueron e4trayendo a di0erentes tiem$osde secado y se les determino &umedad. +os datos de secado se a9ustaron a losdos modelos de secado. +a reducción de &umedad de las muestras dezana&oria en cu)os, :7; a ,? min a una tem$eratura constantede 2678/. Dos modelos matemáticos dis$oni)les en la literatura se a9ustaron alos datos e4$erimentales. +os aumentos de las tasas de secado con el tiem$odisminuye el área de la muestra. (l modelo de evaluación de secado revelo'ue el modelo *a"e e4&i)ió el me9or rendimiento en la ada$tación de los datose4$erimentales, $ro$orcionando la más alta R6 [email protected]?>65.

A65.

*ala)ra clavesG zana&oria, ener"a &aló"ena, tiem$o, &umedad.

eyFordsG carrot, &alo"en ener"y, time, &umidity.


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IN'RODUCCI=N

(l secado constituye una eta$a 0undamental en el $rocesado de muc&osalimentos. +a disminución del contenido de a"ua reduce la susce$ti)ilidad aldeterioro de los mismos convirtiéndolos en $roductos más esta)les. *or otra

$arte, los $rocesos de des&idratación se $ueden considerar tam)ién comoeta$as $revias y necesarias en el $rocesado de al"unos alimentos. Otras delas venta9as de la des&idratación es la reducción del volumen de lasmuestras, disminuyendo los costos de trans$orte, almacenamiento ytam)ién de de$osición de residuos alimentarios.

(n el diseIo de un $roceso de des&idratación, $rinci$almente &ay 'ue tener en cuenta dos varia)les. *or un lado, los atri)utos de calidad em$leados$ara ese $roducto y, $or otra $arte, la manera en 'ue será usado el$roducto seco. Am)os $arámetros están interrelacionados ya 'ue enmuc&as ocasiones la 0orma en 'ue el $roducto será usado de0inirá susatri)utos de calidad. Hay 'ue tener en cuenta de 'ue las su$er0icies lisas yclaras suelen re0le9ar más radiación in0rarro9aJ se a)sor)e menos ener"a yla muestra no se calienta tanto. *or lo tanto, las $ro$iedades de a)sorciónde la muestra in0luyen en la tem$eratura e0ectiva de esta.

+a eliminación de a"ua de los alimentos $uede realizase )ien $or métodosmecánicos 1$rensado u osmosis inversa5, o )ien $or métodos 0sicoE'umicos 1aire caliente, lio0ilización, atomización, des&idratación osmótica,

microondas, radio0recuencias, in0rarro9os, ultrasonidos de $otencia ydes$resurización instantánea controlada5. (n el caso de secado $or in0rarro9os, la radiación es un método de trans0erencia de calor 'ue $ermiteel secado de alimentos $roducida $or la interacción entre las ondaselectroma"néticas ori"inadas $or el "enerador de in0rarro9os 1R5, y el a"ua$resente en el alimento, ori"inando vi)raciones mecánicas de las moléculaso de un con9unto molecular $articular en un 0enómeno muy com$le9o deso)rela$acion, "enerando un calentamiento volumétrico. A di0erencia de laestu0a de desecación tradicional, en la 'ue la muestra se calienta $or convección y se seca durante un $eriodo lar"o, la muestra a)sor)e en el

analizador &aló"eno de &umedad la radiación in0rarro9a de la lám$ara&aló"ena. /omo resultados, la muestra se calienta muy rá$idamente.

O


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• (valuar la variación de la &umedad con el tiem$o de secado en la

"rá0ica de cinética de secado de cu)os de zana&oria con ener"a&aló"ena.

;A'ERIALES

;ateria &rima

Kana&oria convencional 0ue o)tenida de un mercado local, escaldada en olla de

$resión $or un la$so de > minutos a 2@@ ℃ y cortada en cu)os de 23,2 4

23,2 4 23,2 mm y entrando al secador &aló"eno con una &umedad de :7; y un$eso de 22@,= "r.

ue usado $ara el estudio

• -n &orno &aló"eno• Mesa de acero ino4ida)le• %alanza de la)oratorio• *laca *etri

Secad -al%gen

ue usado un &orno con ener"a &aló"ena con una ca$acidad de : + a una

tem$eratura constante de 267 ℃

$ara secar los cu)os de zana&oria. +amuestra a)sor)e en el secador &aló"eno la radiación in0rarro9a de la lám$ara&aló"ena. /omo resultados, la muestra se calienta muy rá$idamente.

Determinaci%n de cur$a cin+tica de secad

Se utilizaron dos modelos matemáticos de secado el de neFton y $a"eJrealizándose 2@ toma de datos en el $rocedimientoJ los < $rimeros conintervalos de tiem$o a$ro4imados de 27 minutos 12,6,>,


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m0 masa inicial

m masa 0inal

y0 &umedad inicial

;del matem>tics

NeFton

x− xe

x0− xe=e

−kt

*a"e

x− xe

x0− xe=e

−k t n

RESUL'ADOS

+a &umedad inicial de las zana&orias se asumió como :7;, en la ta)la N82

$odemos o)servar la &umedad inicial 1o5, la Humedad 0inal y la Humedad dee'uili)rio 1e5.

MAB(RA *RMA Kana&oria 1Daucus carota5

H-M(DAD N/A+ :7;

H-M(DAD NA+ D(S(ADA 7;

H-M(DAD (-+%RO >>.6: =


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:7.


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(n la 0i"ura N86 se muestran las curvas de simulación de secado o)tenidasa9ustando los datos a los modelos matemáticos NeFton y *a"eres$ectivamente, o)tenidas a $artir de la tem$eratura de 2678/. Am)as 0i"uras$ermiten o)servar la disminución de la &umedad en el transcurso del tiem$o auna tem$eratura constante de 2678/.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

Dao! "x#$%im$nal$! "&'a&in $ *$on "&'a&in $ Pa,$

Tiempo (minutos)

X (kgH2O/kgss.min)

-RA N8> SM-+A/PN D( /-R!A D( S(/ADO

A9ustando las varia)les a modelos matemáticos $ara la simulación de curvasde secado usamos 6 modelos matemáticosG +a ecuación de NeFton 1(cuación25 y la (cuación de *a"e 1(cuación 65.

(cuación de NeFtonG

X = X e+( X o− X e)−k

1t

(Ecuación 1)

(cuación de *ai"eG

X = X e+( X o− X e)−k

2t n

(Ecuación 2)

DondeG

Humedad $romedio.t Biem$oo Humedad iniciale Humedad de e'uili)rio2 *arámetro del modelo de NeFton6,n *arámetros del modelo de *a"e De)ido al com$ortamiento 'ue muestran los datos de una tendenciae4$onencial en la curva se cado, se utilización los modelos em$ricos $ara lasimulación del $roceso de la cinética de secado $or aire caliente de laKana&oria cortada en cuadradoJ siendo las ecuaciones de NeFton y *a"e los


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modelos utilizados en esta investi"aciónJ en la ta)la N8>, se muestran los$arámetros &allados $ara cada ecuación a$licando cada modelosres$ectivamente, a su vez se muestran los coe0icientes de correlación lineal1R65 de las ecuaciones em$ricas,

C2 C6 N R6(cuación de NeFton @.@636: E E @.3:?<(cuación de *a"e E @.@3>@= @.=?=3> @.3?>6

BA%+A N8>G /oe0icientes o)tenidos. +*O-E-NA/ 16@275

Al evaluar los valores de los $arámetros C son di0erentes de)ido al a9uste 'uereci)e $or el 0actor n en la (cuación de *a"e, el valor n del modelo de *a"e no$resenta de$endencia de la tem$eratura considerándose un $arámetroconstante, sin em)ar"o de)emos mencionar 'ue en al"unas investi"aciones el$arámetro de *a"e de$ende del ti$o de $roducto 'ue se va a secar, otros

estudios concluyen 'ue n está en 0unción de la velocidad de aire y la $resenciade $iel so)re el alimento.

Al com$arar los dos modelos matemáticos o)tuvimos 'ue el valor decoe0iciente de correlación de re"resión 1R65 en el modelo de *a"e es essu$erior a @.3? $or lo 'ue determinamos 'ue o)tuvo una me9or calidad dea9uste so)re los datos 'ue la ecuación de NeFton, esto se de)e ' 'ue $osee el$arámetro e4$onencial n, el cual otor"a una mayor a$ro4imación matemáticaso)re la curva de secado con tendencia e4$onencial.

Al com$arar la 0orma inicial y 0inal del $roducto o)tuvimos una reducción $or contracción del $roducto de)ido a la eliminación de a"ua como $odemoso)servar en la Ba)la N8< al medir un lado de cuatro muestras de zana&oria encu)os, estas medidas 0ueron tomadas con el vernier.

nicial 1mm5 inal 1mm5M-(SBRA 2 23.> 2@.=M-(SBRA 6 23.6 2@.<M-(SBRA > 23 [email protected](SBRA < 2?.3 2@.<

*romedio 23.2 2@.


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Al evaluar las 0otos $odemos o)servar 'ue el $roducto0inal o)tenido $osee el color caracterstico de la zana&oria $or lo 'ue no seevidencia indicios de una reacción de Maillard, en cuanto al sa)or al 0inal sesiente un sa)or crocante y a"rada)le, notando 'ue se &a concentrado más elsa)or dulce de la zana&oria.

DISCUSIONES

Se"Ln %aloc& et al. 1233:5 recomienda realizar un escaldado antes del

secado, con el 0in de inactivar la enzima $ero4idasa, 'ue $uede conducir a0ormación de colores y sa)ores inace$ta)les. *ara este $royecto no serealizó el escaldado, con el 0in 'ue los resultados o)tenidos evidencien elcom$ortamiento real del aire 'ue circula en el &orno con luz &aló"ena.

Se"Ln #iménez 16@2@5 ,(n el $roceso de des&idratado de la zana&oriausando un secadero solar , la $érdida de $eso del $roducto 0ue de ?:;durante el $roceso , con una &umedad 0inal de ?; , a com$aración delsecado e4$erimentado de la zana&oria usando un &orno con luz &aló"ena ,la $erdida en $eso 0ue de : , 7, : mm ,encontró 'ue , a medida 'ue el es$esor de la muestra aumenta, el tiem$onecesario $ara alcanzar un determinado contenido de &umedad es mayor y

la $erdida de a"ua más lenta . en caso del secado de la zana&oria usandoluz &aló"ena la $erdida de &umedad 0ue rá$ida, a $esar 'ue los las


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muestras de zana&oria $resenta)an un es$esor de 2 cm a$ro4imadamente,se recomendara &acer más $rue)as con el mismo método $ara veri0icar lodic&o $or el autor en caso del uso del &orno con luz &aló"ena.

CONCLUSIONES

• Se determinó la "rá0ica de la cinética de los métodos de *ai"e y neFton

a $artir de los datos o)tenidos.• (l modelo 'ue me9or re$resentó las curvas de secado e4$erimentales

$ara las dos condiciones estudiadas 0ue el modelo $a"e dándonos comocoe0iciente de determinación r @.3?>2?. *or lo tanto, se recomiendautilizar este modelo $ara el secado de zana&oria en cu)os de 23.2 mm.

• (l contenido en &umedad de las roda9as antes del secado 0ue de

a$ro4imadamente :7;. +a cinética del secado de un material no es más

'ue la de$endencia de la &umedad del material y de la intensidad deeva$oración con el tiem$o o varia)les relacionadas con este, como la$ro$ia &umedad o las dimensiones del alimento, $or lo 'ue o)tuvimos al0inalizar el $roceso una &umedad de 7;.

• ue $osi)le des&idratar zana&oria en 0orma satis0actoria utilizando un

secado asistido $or luz &aló"ena, lo 'ue constituye una alternativa $arael secado de 0rutas, ve"etales y otros $roductos alimenticios 'uere'uieran e4tender su vida Ltil mediante la eliminación de a"ua.

ilio,%af/aMETTLER TOLEDO. (!.f.). R$&'#$%ao $l 04 $ $ 2015 $

#$!.m.&om$!$!om$mi&%o!i$!moi!'%$-&$&:'i$;analy!$m$a!;#%in&i#al.ml

P. ?" D. @>. (26 $ D"*: C DR*:


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*+ANN/, M., !(+/, D., BOMAS, S., T %+/, M. 16= de A%R+ de [email protected](++N O DRYN AND R(HYDRABON O /ARROBS -SN*(+(US MOD(+. O)tenido de&tt$sGFFF.academia.edu3?=6=26Modellin"o0dryin"andre&ydrationo0carrotsusin"*ele"smodel

Qan",#.,T i, Y, S.16@@75.Dryin" c&aracteristics and dryin" 'uality o0 carrotusin" a tFoEsta"e microFave $rocess. #ournal o0 ood (n"ineerin".=?1, $$. 6::E6?>. 6@@>.

!.B. arat&anos and !.. %elessiotis. VA$$lication o0 a t&inElayer e'uation todryin" data o0 0res& and semiEdried 0ruitsX. #ournal o0 A"ricultural (n"ineerin"Researc&. !ol. :< NW >7E>=2. 2333

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. MFit&i"a and #.O. OlFal. VB&e dryin" Cinetics o0 Cale 1%rassica oleracea5 in aconvective &ot air dryerX. #ournal o0 ood (n"ineerin". !ol. :2 NW :>E>:?. 6@@7

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