Efecto de la temperatura del proceso y el espesor de las láminas en el secado por ventana refractiva en Batata Blanca (Ipomoea Batatas L.) sobre la cinética de secado y propiedades físicas

Abstract

La evaluación del efecto de la temperatura del proceso y el espesor de las láminas sobre la cinética de secado y propiedades físicas (encogimiento, densidad aparente y porosidad) en láminas de batata blanca (Ipomoea batatas L.) sometidas a secado por Ventana Refractiva ha sido estudiado con el propósito de determinar los parámetros cinéticos mediante la aplicación de la cinética de primer orden para la influencia de la temperatura, la segunda Ley de Fick para la transferencia de humedad, y el comportamiento de sus propiedades físicas mediante los modelos lineal de Ocho et al. (2007) y polinómico de cuarto grado. Las muestras de batata fueron adecuadas en forma de láminas cuadradas con 3.5 cm de lado y espesores de 1.5 y 2.5 mm, las cuales fueron sometidas a secado a temperaturas de 75, 85 y 95°C. El diseño experimental fue dirigido bajo un diseño completamente al azar con arreglo factorial 3x2 (3 temperaturas y 2 espesores) con tres repeticiones. El contenido de humedad de las muestras fue determinado por el método AOAC 931.04/2012, el encogimiento fue estimado mediante la medición de los lados y el espesor de las láminas, la densidad aparente fue determinada por la medición de la pérdida de peso y reducción del volumen aparente de las muestras durante el proceso y la porosidad fue determinada por medio del modelo empleado por Dissa et al. (2010). Con los resultados obtenidos se construyeron las curvas de secado, en las que se evidencia que este proceso tuvo lugar en el periodo decreciente, el mostró que la difusión es el mecanismo que gobierna el secado de Ipomoea batatas (L.). La difusividad efectiva de la humedad presentó valores entre 8.67x10-5 y 52.8x10-5 m2.s-1, la energía de activación tuvo valores de 34.78 y 21.23 kJ.mol-1, para los espesores de 1.5 y 2.5 mm, de manera correspondiente; el coeficiente convectivo para la transferencia de humedad mostró una tendencia lineal en relación a la temperatura, con valores entre 1.23x10-6 y 3.52x10-6 m.s-1. El encogimiento, densidad aparente y porosidad fueron afectados por la temperatura significativamente, sin embargo, solo el espesor afectó el encogimiento de las láminas. El encogimiento disminuyó con el aumento de la temperatura e incrementó con el aumento del espesor de las láminas, registrándose valores de encogimiento promedio de hasta 47.48%. Por su parte, la densidad aparente se redujo durante el secado, mostrando valores finales entre 516 y 860.6 kg.m-3, el modelo polinómico de cuarto grado se ajustó adecuadamente a los datos de esta propiedad arrojando valores de coeficientes R2>0.9. La porosidad aumentó durante la deshidratación de las láminas de batata, arrojando valores al final del proceso de hasta 66.9% y el comportamiento, en función de la razón de humedad, fue descrito adecuadamente por el modelo polinómico de cuarto orden.LISTADO DE FIGURAS 11LISTADO DE TABLAS 12LISTADO DE APÉNDICES 13RESUMEN 14ABSTRACT 16INTRODUCCIÓN 18CAPÍTULO 1. REVISIÓN DE LA LITERATURA 231.1. GENERALIDADES DE LA BATATA. 231.1.1. Descripción y origen 231.1.2. Características nutricionales 241.1.3. Procesamiento y usos 251.2. SECADO. 251.2.1. Tipos de secado 271.2.2. Secado por Ventana Refractiva 291.2.3. Terminología y definiciones fundamentales 341.2.4. Efecto de los principales factores en la cinética de secado 371.2.5. Modelo matemático de transferencia de masa para el secado por Ventana Refractiva. 401.2.6. Efectos del secado sobre las propiedades físicas 43CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 492.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 492.2. LOCALIZACIÓN 492.3. EQUIPOS UTILIZADOS 492.3.1. Equipo de ventana refractiva (RW) 492.3.2. Equipos complementarios. 492.4. VARIABLES E INDICADORES 502.4.1. Variables independientes 502.4.2. Variables dependientes 502.5. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS 502.5.1. Obtención de la materia prima 502.5.2. Secado de batata 512.5.3. Determinación del contenido de humedad 512.5.4. Determinación del efecto de la temperatura del proceso y el espesor de las láminas sobre la cinética del secado por Ventana Refractiva™ en batata blanca. 522.5.5. Obtención de los parámetros cinéticos para el secado por Ventana Refractiva™ en batata blanca. 522.5.6. Determinación del efecto de la temperatura del proceso y el espesor de las láminas sobre las propiedades físicas 532.5.7. Diseño experimental 552.5.8. Análisis estadístico de datos 56CAPÍTULO 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 573.1. DETERMINACIÓN DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA DE PROCESO Y ESPESOR DE LAS LÁMINAS SOBRE LA CINÉTICA DEL SECADO POR VENTANA REFRACTIVA EN BATATA BLANCA 573.1.1. Curvas de secado para la razón de humedad 573.1.2. Curvas de velocidad de secado 603.2. OBTENCIÓN DE LOS PARÁMETROS CINÉTICOS EN EL SECADO POR VENTANA REFRACTIVA EN BATATA BLANCA 643.3.1. Encogimiento 693.3.2. Densidad aparente 733.3.3. Porosidad 77CAPÍTULO 4. CONCLUSIONES 81CAPÍTULO 5. RECOMENDACIONES 82BIBLIOGRAFÍA 83APÉNDICES 116PregradoIngeniero(a) de AlimentosTrabajos de Investigación y/o Extensió