EVALUACIÓN PSICOMÉTRICA DE UN DESHIDRATADOR DE BANDEJA PARA ALIMENTOS Julio Cesar Luna Ramírez 1* , Claudia Jiménez Arenas 2 , Numar Davian Campos Correa 3 1 Universidad del Quindío, Ingeniería de Alimentos, armenia Quindío. Colombia 2, 3 Universidad de la Amazonia, Florencia Caquetá. Colombia [email protected]Resumen En un sistema de secado por aire caliente, se realizó una evaluación del proceso de deshidratación de tres frutas: banano (Musa paradisica), piña (Ananas comosus,) tomate (Solanum lycopersicum). Utilizando como instrumento de medición un termo-higrómetro digital, el cual hace los reportes de temperatura humedad relativa y punto de recocido. Complementario a este ejercicio se diseño un software en Excel el cual convierte los reportes de temperatura y humedad relativa en valores de presión y de humedad de aire. Con dicha información se puede estudiar el comportamiento de diferentes productos durante la deshidratación. El sensor se ubicó en la entrada y la salida de la cámara para evaluar el comportamiento del secado de las frutas. El software presenta graficas de: pérdida de peso en función del tiempo, porcentaje de humedad del alimento en función del tiempo, velocidad de secado en función del tiempo, la relación de la fracción molar del aire y el efecto de la fracción molar en relación con velocidad de secado. Con la ayuda de un termo-higrómetro digital y el software diseñado se puede estudiar el comportamiento del secado de diferentes productos, durante la deshidratación. Se encontró que el factor fundamental que afecta la velocidad del secado es la relación molar de agua entre aire y el producto. Palabras claves. Software, psicrometría, termo-higrómetro, humedad relativa, evaluación de secado, fracción molar Abstract: In a hot air dryer system it was evaluated the dehydration process of three fruits: banana (Musa paradisica), pineapple (Ananas comosus) tomato (Solanum lycopersicum). As a measuring instrument it was used a thermo-hygrometer Vol 23, No 33 (2014), Revista Alimentos Hoy - 26
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EVALUACIÓN PSICOMÉTRICA DE UN DESHIDRATADOR DE BANDEJA PARA ALIMENTOS
Julio Cesar Luna Ramírez1*, Claudia Jiménez Arenas2, Numar Davian Campos
Correa 3
1Universidad del Quindío, Ingeniería de Alimentos, armenia Quindío. Colombia 2, 3 Universidad de la Amazonia, Florencia Caquetá. Colombia
Tabla 1 evaluación de los resultados de actividad de agua.
Figura 3.calibracion del sensor a. humedad relativa b. temperatura
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Ensayos de deshidratación: los
sensores registraron la información
en un archivo plano, presentando el
número, fecha, hora, temperatura,
humedad relativa y punto de roció.
Con los datos reportados por cada
sensor se actualizó el sistema y el
software construyeron gráficas que
se muestran en la Figura 4.
Al finalizar cada ensayo se pesó el
producto y se compara la perdida de
agua, para los datos reportados por
el software y los reportados por el
sensor. Para los ensayos realizados
el porcentaje de error en promedio es
de 1,47%.
En la Figura 4a, se observó el
ensayo que se realizó colocando el
producto sobre la malla, ya que este
debido a una reducción mayor de
peso, de igual forma se observa que
durante el secado la velocidad es
mayor y presenta mayor HRE del aire
a la salida, reteniendo mayor
proporción de agua por kilogramo de
aire, figura 4b y 4d; esto se debe a
que al colocar el producto sobre la
malla, el aire tiene contacto directo
sobre las dos caras, a diferencia
cuando se coloca sobre bandeja,
donde el aire solo tiene contacto
directo sobre una superficie. Y el
efecto de la Tº se ve mitigado por la
interacción entre el aire y el producto
ya que al comparar el ensayo 2 sobre
bandeja y el ensayo sobre malla
presentan temperaturas similares,
pero el ensayo sobre malla tiene
mayor reducción de peso y mayor
velocidad de secado.
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Figura 4. Reporte del software diseñado para evaluación de tomate sobre malla y sobre bandeja: a. variación de peso en función del tiempo. b. Variación de la velocidad de secado en función del tiempo. c. Variación de la temperatura en función del tiempo. d. Variación de la humedad en función del tiempo.
El ensayo que presenta mayor
reducción del peso fue el tomate
sobre malla, ya que este permite más
fácil el flujo del aire sobre el producto.
De igual forma en la medida que se
aumenta la temperatura en la cámara
incrementa la velocidad de secado.
Al comparar los ensayos sobre
tres frutos diferentes se puede
observar que lo ensayos piña y
banano presentan la etapa I
precalentamiento (zona donde la
velocidad de secado es muy lenta)
mientras que el tomate no es muy
visible, ya que el ensayo de tomate
se inicia a temperatura 50 ºC y ha
sobrepasado la temperatura de bulbo
húmedo, para el banano y la piña se
inicia a baja temperatura y requiere
calentar el producto para iniciar la
deshidratación. Figura 5a y 5f,
a variacion del peso b variacion de la velocidad de secado
c. temperatura durante el secado d humedad del aire a la salida de camara
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después de esta etapa el secado se
realiza de manera decreciente
estable (etapa II etapa de secado a
velocidad constante) esto es debido
más al efecto del flujo de difusión del
agua del alimento al aire.
Como se puede observar el la
figura 5b, la reducción del % de
humedad se ve afecta por la relación
entre los sólidos y el agua de
alimento ya en la medida que retira el
agua en productos de alto contenidos
de sólidos presenta un efecto más
significativo como lo es el caso del
banano. Pero los alimentos con
mayor contenido de humedad la
velocidad de secado son mayores
porque en esta etapa se ve más
afectada más por el proceso de
difusión de agua. Figura 5c y 5d.
Como se muestra en la figura 5d,
la variación de la velocidad secado
con respecto al contenido de
humedad de agua en alimentos, cada
producto está ubicado en una franjas
diferente esto debido a dos factores
que afectan significativamente la
velocidad de secado: la temperatura
y humedad, explicados
anteriormente.
La primera franja para el banano
muestra que el producto tiene
una velocidad de secado baja,
esto es debido a que presenta
mayor materia seca que los otros
dos productos.
La segunda franja para la piña
muestra que el producto tiene
una mayor velocidad de secado
con respecto al banano.
La tercera franja representa el
tomate, presenta una curva más
larga debido a que este tiene
mayor variación con respecto al
contenido de humedad, su
velocidad es más alta debido a
su bajo contenido de sólidos con
respecto a los ensayos de otros
productos.
Según la figura 5e, en la medida
que se incrementa la relación molar
de agua, fracción molar de agua del
aire con respecto a la fracción molar
de agua en el alimento (aw) la
velocidad de remoción del agua se va
incrementando. También se puede
observar que entre mayor cantidad
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de agua inicial tenga un alimento,
este tiene mayores velocidades de
deshidratación.
De acuerdo con lo anterior el
factor fundamental que afecta la
velocidad del secado es la relación
molar de agua entre aire y el
producto la cual puede verse
afectada por la tempera y la
velocidad del aire. Al incrementar la
temperatura la humedad relativa del
aire al ingreso de la cámara es menor
y este tiene mayor capacidad de
remover agua, de igual forma al
remover más rápidamente el aire
este mantiene una relación de
humedad alta.
a Variación del peso b variación del porcentaje de peso
c Variación de la velocidad con respecto a tiempo d Variación de la velocidad con respecto a la humedad
e Variación de la velocidad con relación molar de agua (aire producto) f Variación de la temperatura durante el secado
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Figura 5. Reporte del software diseñado para evaluación del secado de tomate piña y banano sobre malla: a. variación de peso en función del tiempo. b. Variación del porcentaje humedad en función del tiempo. c. Variación de la velocidad de secado en función del tiempo. d. Variación de la velocidad de secado en función del la humedad e. Variación de la velocidad de secado en función de la relación molar de agua (aire – producto) f. Variación de la temperatura de la cámara en función del tiempo.