Modelado matemático del secado solar de zanahoria (Daucus carota) a 3 832 m de altitud
Resumen
El clima andino ofrece condiciones interesantes para el secado de alimentos. Presión atmosférica de 63 kPa, humedades relativas inferiores a 30% y temperaturas inferiores a 25 °C. El objetivo de este trabajo fue estudiar la cinética del secado de zanahorias en tres diferentes medios de secado mediante tres modelos matemáticos. Las zanahorias fueron ralladas y colocadas en marcos de malla en tres medios de secado: al aire libre, metal ondulado (calamina) y bandeja metálica negra fosca. El secado se realizó durante un día ensolerado con nubes esporádicas hasta peso constante. Los datos de perdida de agua fueron ajustados a los modelos matemáticos Page, Weibull y Midilli. Las constantes de los modelos fueron validados mediante el coeficiente de determinación (R2) y la Media Aritmética porcentual del Error (MA%E). Las temperaturas promedio del aire circundante durante el secado en los tres medios de secado fueron de 24, 28 y 34 °C respectivamente. Se observó que tiempo de secado al aire libre fue menor que en metal ondulado y metal negro, a pesar que se tuvo menor temperatura de secado. El modelo Weibull obtuvo un mejor ajuste en las tres situaciones de secado, cuya constante de velocidad k, fue de 8.69x10-3, 8.69x10-3 y 8.69x10-3 para las temperaturas de 24, 28 y 32 °C respectivamente. Se verificó que las condiciones del aire a 3800 m de altitud, son adecuadas para el secado de zanahorias y que el secado al aire libre, con mayor flujo de aire es más adecuado que aire caliente con poca circulación.Palabras claves: Modelos matemáticos, Coeficiente efectivo de difusión, Energía de activación, Altiplano peruano.Descargas
Citas
Abdullah, N., Nawawi, A., & Othman, I. (2000). Fungal spoilage of starch-based foods in relation to its water activity (aw). Journal of Stored Products Research, 36, 47–54.
Almeida, D. P., Resende, O., Costa, L. M., Mendes, U. C., & Sales, J. de F. (2009). Cinética de secagem do feijão adzuki (Vigna angularis). Global Science and Technology, 2(1), 72–83.
Baini, R., & Langrish, T. A. G. (2007). Choosing an appropriate drying model for intermittent and continuous drying of bananas. Journal of Food Engineering, 79, 330–343. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.01.068
Bala, B. K., Mondol, M. R. A., Biswas, B. K., & Das, B. L. (2003). Solar drying of pineapple using solar tunnel drier. Renewable Energy, 28, 183–190.
Borah, A., Hazarika, K., & Khayer, S. M. (2015). Drying kinetics of whole and sliced turmeric rhizomes (Curcuma longa L.) in a solar conduction dryer. Informatoion Processing in Agriculture, 2, 85–92.
Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2012). Termodinámica (7°). Mexico: Mc Graw Hill.
Çengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2011). Transferencia de calor e masa. Fundamentos y aplicaciones. (McGraw-Hill, Ed.) (4a ed.). Mexico.
Chouicha, S., Boubekri, A., Mennouche, D., & Berrbeuh, M. H. (2013). Solar drying of sliced potatoes. An experimental investigation. Energy Procedia, 36, 1276–1285. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.07.144
Corrêa, P. C., Henrique, G., Oliveira, H., Botelho, F. M., Luis, A., & Goneli, D. (2010). Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem. Revista Ceres Vicoca, 57(5), 595–601.
Corzo, O., Bracho, N., Pereira, A., & Vásquez, A. (2008). Weibull distribution for modeling air drying of coroba slices. LWT - Food Science and Technology, 41(10), 2023–2028. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2008.01.002
De Oliveira, G. H. H., Aragao, D. M. S., De Oliveira, A. P. L. R., Silva, M. G., & Gusmao, A. C. A. (2015). Modelagem e propriedades termodinâmicas na secagem de morangos. Brazilian Journal of Food Technology, 18(4), 314–321.
Koua, K. B., Fassinou, W. F., Gbaha, P., & Toure, S. (2009). Mathematical modelling of the thin layer solar drying of banana, mango and cassava. Energy, 34(10), 1594–1602. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.07.005
Lopez, R., Vaca, M., Terres, H., Lizardi, A., Morales, J., Flores, J., … Chávez, S. (2014). Kinetics modeling of the drying of chickpea (Cicer arietinum) with solar energy . Energy Procedia, 57, 1447–1454. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.10.136
Machado, A. V., Oliveira, E. L., Santos, E. S., & Oliveira, J. (2010). Estudio del Secado de Anacardo (Anacardium occidentale L.) mediante Secador Solar de Radiación Directa. Información Tecnológica, 21(1), 31–37. https://doi.org/10.1612/inf.tecnol.4137it.08
Marfil, P. H. M., Santos, E. M., & Telis, V. R. N. (2008). Ascorbic acid degradation kinetics in tomatoes at different drying conditions. LWT - Food Science and Technology, 41, 1642–1647. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2007.11.003
Midilli, A., Kucukb, H., & Yaparc, Z. (2002). A new model for single-layer drying. Drying Technology: An International Journal, 20(7), 1503–1513.
Nguyen, M., & Price, W. E. (2007). Air-drying of banana : Influence of experimental parameters , slab thickness , banana maturity and harvesting season. Journal of Food Engineering, 79, 200–207. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.01.063
Ocampo, A. (2006). Modelo cinético del secado de la pulpa de mango. Revista EIA, 5, 119–128.
Page, G. E. (1949). Factors influencing the maximum rates of air drying shelled corn in thin layers.
Pereira, W., Rodrigues, A. F., Maria, C., Silva, D. P. S., & Castro, D. S. De. (2015). Comparison between continuous and intermittent drying of whole bananas using empirical and diffusion models to describe the processes. Journal of Food Engineering, 166, 230–236.
Pereira, W., Silva, C. M. D. P. S., & Gomes, J. P. (2013). Drying description of cylindrical pieces of bananas in different temperatures using diffusion models. Journal of Food Engineering, 117, 417–424.
Porciuncula, B. D. A., Zotarelli, M. F., Carciofi, B. A. M., & Laurindo, J. B. (2013). Determining the effective diffusion coefficient of water in banana (Prata variety) during osmotic dehydration and its use in predictive models. Journal of Food Engineering, 119(3), 490–496. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.06.011
Rocha, R. P. Da, Melo, E. D. C., Corbín, J. B., Berbert, P. A., Donzeles, S. M. L., & Tabar, J. A. (2012). Cinética del secado de tomillo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola E Ambiental, 16(6), 675–683. https://doi.org/10.1590/S1415-43662012000600013
Samadi, S. H., Ghobadian, B., Najafi, G., & Motevali, A. (2014). Potential saving in energy using combined heat and power technology for drying agricultural products (banana slices). Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 13(2), 174–182. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2013.09.001
Silva, A. S., Melo, dos S. K., Alves, N. M. C., Fernandes, K. da S. T., & Farias, P. de A. (2009). Cinética de secagem em camada fina da banana maçã em secador de leito fixo. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, 11(2), 129–136.
Smitabhindu, R., Janjai, S., & Chankong, V. (2008). Optimization of a solar-assisted drying system for drying bananas. Renewable Energy, 33, 1523–1531. https://doi.org/10.1016/j.renene.2007.09.021
Thuwapanichayanan, R., Prachayawarakorn, S., Kunwisawa, J., & Soponronnarit, S. (2011). Determination of effective moisture diffusivity and assessment of quality attributes of banana slices during drying. LWT - Food Science and Technology, 44(6), 1502–1510. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2011.01.003
Vijayavenkataraman, S., Iniyan, S., & Goic, R. (2012). A review of solar drying technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(5), 2652–2670. https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.01.007
Villa-Vélez, H. A., de Souza, S. J. F., Pumacaua-Ramos, A., Polachini, T., & Telis-Romero, J. (2015). Thermodynamic properties of water adsorption from orange peels. Journal of Bioenergy and Food Science, 2(2), 72–81.
