Secado de Camote

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ Facultad Facult ad de Ingeniería en Industrias Alimentarias DEPART DEP ARTAMENTO AMENTO ACADÉMICO DE CIENCI CIENCIAS AS E INGEN INGENIERIA IERIA

SECADO DE CAMOTE Catedrático: M.Sc. LUZ BUENDIA SOTELO Integrantes: ALFARO JAUCHA, Mabel. ALFARO COTERA CARHUANCHO, Mireya ORIHUELA CARHUALLANQUI, CARHUALLANQUI, Friedman Jhon ROSAS MOLINA, María Luz.

En el secado de un material se remueve humedad libre de la superficie y también agua retenida en el interior. Si se determina el cambio en el contenido de humedad del material con respecto al tiempo, se obtiene una curva de la cual se puede conocer la velocidad de secado a cualquier contenido de humedad. La forma de la curva varía con la estructura y tipo de material. Debido a que la humedad es uno de los factores que contribuye seriamente a la descomposición de los alimentos, se han diseñado secadores orientados al secado de cierto tipo de alimentos. alim entos. Viendo la importancia del tema se planteó los siguientes objetivos:  



Conocer los principios básicos de la operación de secado mediante el uso de un secador de bandejas que opera por lotes a nivel laboratorio. Conocer los procedimientos y métodos utilizados en el secado de productos alimenticios, para la obtención de datos que permitan un previo tratamiento, tratamiento, la construcción de diferentes curvas de secado, donde se pueda diferenciar los periodos del mismo. Determinar la humedad crítica y la humedad final del producto en la operación de secado. Los alumnos

En el secado de un material se remueve humedad libre de la superficie y también agua retenida en el interior. Si se determina el cambio en el contenido de humedad del material con respecto al tiempo, se obtiene una curva de la cual se puede conocer la velocidad de secado a cualquier contenido de humedad. La forma de la curva varía con la estructura y tipo de material. Debido a que la humedad es uno de los factores que contribuye seriamente a la descomposición de los alimentos, se han diseñado secadores orientados al secado de cierto tipo de alimentos. alim entos. Viendo la importancia del tema se planteó los siguientes objetivos:  



Conocer los principios básicos de la operación de secado mediante el uso de un secador de bandejas que opera por lotes a nivel laboratorio. Conocer los procedimientos y métodos utilizados en el secado de productos alimenticios, para la obtención de datos que permitan un previo tratamiento, tratamiento, la construcción de diferentes curvas de secado, donde se pueda diferenciar los periodos del mismo. Determinar la humedad crítica y la humedad final del producto en la operación de secado. Los alumnos

CAMOTE ( CAMOTE  (Ipomoea batata) Según Austin (1988) menciona que  aunque el

sitio exacto del origen y domesticación del camote no ha sido bien definido, basado en el análisis de caracteres morfológicos del camote y de las especies silvestres del género Ipomoea, postulo que el origen de Ipomoea batatas, fue en algún lugar de la región comprendida en la península de Yucatán de México y la desembocadura del rio Orinoco en Venezuela.

Existen diferentes nombres con los que se le conoce al camote se mencionan: Boniato (Venezuela) Batata (México) Camote (Perú) Chaco; Arracacha (Colombia) Papa dulce (Ecuador)

DESCRIPCIÓN TAXONÓMICA Raíz tuberosa de Ipomoea batatas Clasificación Taxonómica Reino

Plantae

Subreino

Tracheobionta Magnoliophyta Magnoliopsida  Asteridae Solanales Convolvulaceae Ipomoeeae

División Clase

Subclase Orden Familia Tribu Genero Especie

Ipomoea I. batatas

Nombre binomial: Ipomoea batatas

Características botánicas: 

Habito de crecimiento:



Sistema radicular:



Raíces reservantes:

COMPOSICIÓN QUÍMICA

ENERGÉTICOS Proteínas Grasa Carbohidratos Fibra  Azúcar   Almidones y Dextrinas  Agua VITAMINAS Caroteno & Pro Vitamina A Tritofano Niacina Tiamina Riboflavina B2 Vitamina B3 Vitamina B5  Acido Fólico Biotina Vitamina C MINERALES Sodio Potasio Calcio Magnesio Fósforo Hierro Cobre

GRAMOS 1.8 0.6 21.5 2.5 9.7 11.8 70 MILIGRAMO S 4 0.4 0.8 0.1 0.06 0.94 0.22 52 25 MILIGRAMO S 19 320 28 13 47 0.7 0.1

VALOR NUTRICIONAL ELEMENTO

Cantidad

Agua Carbohidratos Proteínas Grasas Calcio Hierro Fósforo Vitamina A Tiamina Riboflavina Niacina Vitamina C

70.0 g 27.3 g 1.3 g 0.4 g 34.0 mg 1.0 mg 200 mg 500 UI 0.10 mcg 0.05 mcg 0.6 mg 23.0 mcg

El camote es fuente valiosa de fibra, antioxidante y rica en vitaminas y minerales. El tipo amarillo tiene un contenido de betacaroteno mayor que el de la zanahoria; bastan de tres a seis rebanadas de un camote para garantizar la cantidad de vitamina necesaria para el hombre cada día. “

PRODUCCIÓN DEL PRODUCTO REGIONAL Y NACIONAL •

Producción a nivel regional: Respecto al camote, según registro de estadísticas, la mayor zona de producción de camote en el país es el departamento de Lima, en donde se concentra el 70% de la superficie cultivada con volúmenes superiores a las 180,000 toneladas en el 2007. El otro 50% es generado por Piura (segundo departamento en orden de importancia), Lambayeque, Ica y Ancash

Zonas productoras de camote y Zonas de mayor volumen de producción de camote.

SECADO •

Según Rodríguez (2002)  señala al respecto, cuando un alimento se pone en contacto con aire de una temperatura y humedad dadas, este último proporciona el calor latente necesario para que el agua del producto pase a vapor. El vapor de agua abandona el alimento por difusión, a través de la película de aire en reposo que rodea a la superficie del producto, hasta alcanzar la corriente de aire en movimiento, que se encarga de arrastrarlo. La velocidad de eliminación de agua está supeditada tanto por la transferencia de materia (vapor de agua) entre el alimento y el aire, como por la transferencia de calor, de signo contrario.

Objetivos del secado: •

•

•

Conservación para prolongar vida de anaquel. Reducción de peso y volumen para facilitar empaque y transporte. Presentación de alternativas de consumo.

Proceso de secado: Cuando un sólido húmedo es sometido a un proceso de secado, se presentan dos subprocesos: a. Transferencia de la humedad interna del sólido hacia la superficie de éste y su subsecuente evaporación. El movimiento de la humedad dentro del sólido es una función de la naturaleza física del sólido, su temperatura y su contenido de humedad. b. Transferencia de energía en forma de calor del ambiente que rodea al sólido para evaporar la humedad de su superficie. Este segundo subproceso depende las condiciones externas de temperatura, humedad y flujo del aire, presión, área de exposición y el tipo de secador empleado. En el proceso de secado, cualquiera de los dos subprocesos descritos puede ser el factor limitante que gobierne la velocidad del secado, a pesar de que ambos subprocesos ocurren simultáneamente durante el ciclo de secado.

Curvas de Secado:

•

La información obtenida de estas curvas es útil para propósitos de: Estimar el tamaño del secador.

•

Establecer las condiciones de operación.

•

•

Calcular, estimar o aún predecir el tiempo de secado.

FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE SECADO TEMPERATURA DEL AIRE: En forma general, conforme se incrementa su valor se acelera la eliminación de humedad dentro de los límites posibles. En la práctica del secado, la elección de la temperatura se lleva a cabo tomando en consideración la especie que se vaya a someter al proceso.

a. Temperatura de bulbo seco: Es aquélla del

amiente, se mide con instrumentación ordinaria como un termómetro de mercurio. b. Temperatura superficial: Es la de la especie a secar, generalmente se mide por medio de un sensor infrarrojo. c. Temperatura de bulbo húmedo: Es la temperatura de equilibrio dinámico obtenida por una superficie de agua cuando la velocidad de transferencia de calor por convección, a la misma, es igual a la transferencia de masa que se aleja de la superficie.

Velocidad del aire •

•

•

La velocidad del aire dentro del secador tiene como funciones principales: Primer lugar, transmitir la energía requerida para calentar el agua contenida en el material facilitando su evaporación Segundo lugar, transportar la humedad saliente del material.

LOS FACTORES CLAVES PARA UN BUEN SECADO SON: 1. Aire caliente a una temperatura de 40 a 70 °C 2. Aire con un bajo contenido de humedad 3. Movimiento constante del aire

EQUIPOS DE SECADO Secadores por convección:  Los secadores cuya transferencia de calor es por convección son utilizados para secar partículas y alimentos en forma laminar o en pasta. El calor se suministra a través de aire caliente o gas, el cual fluye sobre la superficie del sólido.

Secador de Horno: •

consiste en una construcción de dos secciones con un piso con ranuras que separa la sección de secado con la sección de calefacción.

Secadores en bandejas o charolas Funciona mediante un ventilador que recircula aire calentado con vapor paralelamente sobre la superficie de las charolas, también puede usar calor eléctrico.

En el secador de bandejas, que también se llama secador de anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material, que puede ser un sólido en forma de terrones o una pasta, se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal de 10 a 100 mm de profundidad. Un secador de bandejas típico, tal como el que se muestra en la figura, tiene bandejas que se cargan y se descargan de un gabinete. Un ventilador recircula aire calentado con vapor paralelamente sobre la superficie de las bandejas. También se usa calor eléctrico, en especial cuando el calentamiento es bajo.

SECADOR DE BANDEJAS

Secadores de túnel:

Secadores Indirectos Al Vacío Con Anaqueles

Secadores rotatorios: Consta de un pequeño

cilindro que gira sobre su eje con una ligera inclinación. El calentamiento se lleva por contacto directo de gases caliente mediante un flujo a contracorriente, también puede ser a través de la pared calentada del cilindro. Secadores por aspersión: Un líquido se atomiza o rocía en una corriente de gas caliente para obtener una lluvia de gotas finas. El agua se evapora de dichas gotas con rapidez, y se obtienen partículas secas de sólido que se separan de la corriente de gas. Las partículas obtenidas son porosas y ligeras.

Secadores con Cinta Transportador: Un secador con cinta transportadora es similar al del secador tipo túnel, excepto porque el producto es transportado por medio de un sistema sobre una cinta. La configuración más comúnmente usada en la práctica consiste en pasar el aire caliente directamente a través de la cinta y capas del producto.

Secadores por conducción a. Secadores de tambor: consta de un tambor de

metal calentado que gira, en cuyo interior se evapora una capa delgada de líquido o suspensión hasta secar, después se raspa el sólido seco. b. Secadores indirectos al vacío con anaqueles: es un gabinete cerrado con bandejas o anaqueles que opera al vacío. El calor se conduce a través de las paredes metálicas y por radiación entre los anaqueles. Se usa principalmente para materiales sensibles a la temperatura o que se oxiden fácilmente.

Secadores por radiación a. Secadores solares: Está formado principalmente

por un gabinete cubierto cuya tapa consta de un material translucido que deja pasar los rayos sol, de esta manera se utiliza la energía de los rayos en forma de calor para lograr la evaporación de la humedad del sólido. Sin embargo, el funcionamiento de este secador depende de las condiciones climáticas y los tiempos de secado suelen ser largos, además de tener una capacidad de producción pequeña, aun cuando se trabaje en equipo.

Ventajas y Desventajas de un Secado Ventajas 





Eficiencias energéticas altas con recuperación de calor, resultando un consumo mínimo por unidad de agua removida. Mejor calidad del producto mediante el control de temperatura. Un amplio rango de condiciones de sacado va desde -20 a 100 (con calentamiento auxiliar) y humedades relativas desde 15% a 80%.

Desventajas Uso de clorofluorcarbonados (CFCs) en el ciclo refrigerante, los cuales no son ambientales amistosos.  Requiere mantenimiento regular de los componentes (compresor, filtros de refrigerante, evaporador etc.) y cambio del refrigerante. 

METODOLOGÍA Y MATERIALES LUGAR DE EJECUCIÓN La ejecución de las pruebas de secado se realizó en el Laboratorio de Ingeniería de Alimentos de La Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional del Centro del Perú.

Equipos Secadora de alimentos

Estufa

Balanza

MATERIALES Bandejas para la secadora Termómetros Cuchillos Recipientes de aluminio

 REACTIVOS Acido ascórbico

ANÁLISIS REALIZADOS Determinación de Humedad: Humedad inicial: %H=71 % Humedad final: %H=6,36 %

Secado del producto Procedimiento para el camote escaldado

Procedimiento para el camote

RESULTADOS Y DISCUSIONES PRUEBAS DE SECADO

TIEMPO 0 15 30 45 60 75 90 120 150 180 210 240 270 300 345 390 435 480 540 600 660

CAMOTE 817 780 741 701 661 621 581 502 425 387 357 329 309 290 277 268 265 264 263 262 261

CAMOTE ESCALDADO 827 790 751 711 671 631 591 512 435 397 367 339 319 302 287 278 275 274 273 272 271

BALANCE DE MATERIA Balance de Materia del proceso de secado de camote Proceso

Entrada(g)

Salida(g)

Continua en Rendimient proceso(g) o (%)

Pesado Pelado Cortado Secado Envasado Total

1076.3 ….

….

….

….

1076.3

….

259.30 ….

558 ….

1076.3

1076.3

100.0

817

75.91

817

75.91

259

24.06

259

24.06

Balance de Materia del proceso de secado de camote

Balance de Materia del proceso de secado de camote escaldado Proceso

Pesado Pelado Cortado Escaldado Secado Envasado Total

Entrada(g)

1086.3 ….

….

60.16 ….

….

1146.46

Salida(g)

Continua en proceso(g)

Rendimiento

1086.3

100.0

827

76.13

827

76.13

887.16

81.67

270

24.86

270

24.86

….

259.30 ….

….

617.16 ….

1146.46

(%)

Balance de Materia del proceso de secado de camote escaldado

CURVAS DE SECADO DE CAMOTE EN PROGRAMA LABVIEW

GRAFICOS EN EL PROGRAMA DE MATLAB

GRAFICOS DE SECADO CAMOTE ESCALDADO EN PROGRAMA DE LABVIEW

GRAFICOS EN EL PROGRAMA MATLAB

DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA Velocidad

de PSVC [dw/dt]=0,0110643 Área de secado=0,3249 m2 Humedad inicial del aire =0,0098 Humedad de saturación del aire=0,0202 Según la ley de Fick; se tiene que la velocidad de transferencia de masa es igual a:  

 =  × (∆)

Donde el coeficiente de transferencia de masa (kg), al reemplazar los valores correspondientes es igual a:   =  ×   × (    )

-  0,0110643=hc 2234,14×0,3249×(50-25)

Coeficiente de transferencia de calor (hc): Teniendo como datos: La velocidad en el PSVC [dW/dt]c =0,0110643 g deagua/min La TBS = 50 °C La TBH = 25 °C Área de secado = 0,3249 m 2 El a la TBS es = 2234,14 J/g de agua Según la Ley de Fourier; se tiene que la velocidad de Transferencia de Calor es igual a:  ℎ ( ) = (    )   0,0110643 =

hc 2234,14

× 0,3249 × (50  25)

 = , 

   ..℃

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO TOTAL DE SECADO Tiempo en el PSVC Teniendo como datos:  Humedad inicial de la materia prima: 2,38983 g agua/g de solido s.  Humedad critica: 0,763376 g de agua/ g de solido s.  Humedad final del producto: 0,0746219 g agua/g solido s.  Humedad de equilibrio: 0  Área de secado = 0,3249 m 2  T del aire (bulbo seco): 50 °C.  T de superficie (bulbo húmedo): 25 °C Para el periodo a velocidad constante se tiene que:   =

  =

(   ) ×    ×  × (    )

(,   , ) × ,  ,  × ,  × (  )

  = ,  

Tiempo en el PSVD Para el periodo a velocidad decreciente se tiene que:  =  =

( − )× ××( − )

× (

(,)×, ,×,×(−)

 −   −

× (

)

  ,

)

 ,

 = ,  

Finalmente el tiempo total de secado es igual a 307,4442 min.

DISCUSIONES

Después del procesamiento se pudo determinar el contenido de humedad del camote seco que fue de 6,94%, al respecto Las Tablas Peruanas de Composición de Alimentos (2010), menciona que el contenido de humedad del camote seco es de 9,9 %, como se puede notar existe una variación moderada de 3%. Esta variación puede deberse a distintos factores que tienen que ver con la materia prima tales como:  Lugar de producción del camote.  Características fisicoquímicas de la materia prima (composición).  Variedad  Clima  Humedad del lugar

Así como también puede deberse a distintos factores que no tienen que ver con la materia prima tales como:    

Tipo de secado realizado Características psicrométricas del aire (temperatura de secado, humedad, presión). Tiempo de exposición al aire caliente, velocidad de secado, etc. Presión atmosférica del lugar donde se realiza el secado.

Teóricamente (mediante fórmulas) se obtuvo como tiempo total de secado 307,4442 minutos. Sin embargo en la práctica se obtuvo como total 720 minutos. Esta diferencia se debe a la higroscopicidad del camote, que va adquiriendo a medida que se va secando, al momento de extraer las bandejas para la obtención de los pesos. La temperatura de secado aproximadamente fue de 50°C en la práctica, podemos decir que es la más adecuada puesto que si se trabaja a temperaturas mayores existirá la formación de costras sobre la superficie del producto, influyendo en tiempo de secado, la velocidad de transferencia de materia, calor

CONCLUSIONES  El

 El



kg del camote fue: , 

   

hc del camote fue: , 

  

 ×

 ..℃

 El

tiempo de PSVC del camote fue: ,  

 El

tiempo de PSVD del camote fue: . ,  

 El

tiempo total teórico de secado del camote fue: 307,4442 min.

 RECOMENDACIONES  Para

evitar las modificaciones provocados por el sistema de secado sobre la textura del camote escaldado, se recomienda que el tipo de tratamiento previo que se le aplique al alimento sea de baja intensidad; así la reducción del tamaño y el pelado se deben realizarse evitando daños al alimento.  El escaldado realizado como un tratamiento previo al secado, debe ser por tiempos cortos y temperaturas moderadas; ya que la pérdida de la textura estarán provocadas por la gelatinización del almidón y la cristalización de la celulosa.  La temperatura y la velocidad de secado, deben ser moderadas y controladas, de tal manera evitar cambios en el alimento, si se emplease temperaturas altas y velocidades de secado muy rápidas.  Para asegurar la calidad del secado, como ya se venía mencionando, lo ideal es realizar un tratamiento previo que consiste en un proceso físico/químico anterior al secado, entre ellos podemos realizar un sulfitado o salado.