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XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010

Guanajuato, Gto.

MB371

División Ciencias de la Vida

Campus Irapuato-Salamanca

SECADO SOLAR DE HORTALIZAS. PARTE 3

Orozco Alvarez Carlos; García Salas Sergio y Mónica Martínez Zamudio

Departamento de Bioingeniería. Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología. Instituto Politécnico Nacional. Av. Acueducto S/N. Col. La laguna Ticomán. G. A. Madero.

México, D.F., e-mail: [email protected] RESUMEN Se construyó un secador solar tipo invernadero, con capacidad para trabajar cargas hasta de 100 kg, y se procedió a caracterizar su desempeño para el secado de hortalizas. Se seleccionaron hortalizas como calabaza, pimiento morrón, chile habanero, cebolla, ajo, nopal, zanahoria, acelga y espinaca. El tiempo de exposición a la radiación solar fue de ocho horas diarias (10:00 a 18:00 hrs.) durante los meses de junio a diciembre empleando 1 kg de hortaliza entera. La acelga y espinaca presentan cinéticas de secado parecidas y son las que se secan más rápido, en 4 días de secado reducen su humedad inicial en un 90 % durante los meses de junio a octubre (de noviembre a enero se tardan en secar hasta 6 días). La zanahoria y nopal presentan cinéticas de secado similares y reducen su humedad inicial en un 87 % en 7.5 días de secado durante los meses de junio a octubre (de noviembre a diciembre se secan en 11 días). El siguiente grupo que presenta cinéticas similares es la calabaza, pimiento y habanero, disminuyendo 85 % su peso inicial en 15 días en los meses de junio a octubre (de noviembre a diciembre se secan en 23 días). Finalmente, el último grupo, cebolla y ajo en mitades, en 15 días de secado reduce en 70 % su humedad (de noviembre a diciembre se secan en 25 días). La máxima radiación solar en estos meses, en un horario de 11:00 a 17:00 hrs., varió entre 650 y 1000 w/m

2; en días nublados la máxima radiación fue de 300 w/m

2. En este mismo período y

horario la temperatura interior del secador varió entre 27 y 60 ºC (en noviembre y diciembre varió entre 20 y 40 ºC), y la humedad relativa varió entre 40 y 100 %. Palabras clave: secado, solar, hortalizas, deshidratación INTRODUCCIÓN La técnica de deshidratación de productos hortícolas contribuye a la transformación de los mismos permitiendo al productor incorporar una variante en la presentación de su mercancía para su comercialización (1). Como primera etapa, se diseñó y construyó un secador solar de tipo carpa, apropiado para pequeños productores, el cual emplea la convección natural del aire y la radiación solar (2). El objetivo del presente trabajo fue caracterizar y evaluar el desempeño del secador construido durante el segundo semestre del año 2010. METODOLOGÍA Se sometieron a secado solar 1 kg de verduras frescas y enteras: ajo, acelga, cebolla, calabaza, espinaca, nopal, pimiento, habanero y zanahoria. El horario de incidencia solar fue de las 10:00 a las 18:00 hrs de lunes a viernes. Se registraron cada dos horas tanto el peso de las verduras, como las mediciones interna y externa del secador solar como la temperatura, radiación solar y humedad relativa. El secado de las hortalizas se repitió cada mes: de junio a diciembre de 2010. RESULTADOS Y DISCUSIÓN


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En la Figura 1 se pueden observar los resultados del secado de hortalizas durante el mes de junio. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso en 80 y 60 %, respectivamente, durante un período de 120 horas. La temperatura interna del secador varió de 30 a 55 ºC (Fig. 2). La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y en 120 horas ya han perdido el 90 % de humedad, un poco más que en el mes de mayo. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante fue de 40 horas, con una pérdida de humedad del 90 %.

Figura 1. Cinética de secado solar (junio)

La radiación solar incidente entre 10:00 y 17:00 horas fue en promedio de 650 w/m

2 (Fig. 3), la

radiación en el interior del secador sigue siendo un 30 % menor con respecto al valor medido directamente al sol. Por último, la humedad relativa en el interior del secador varía entre 50 y 70 % en el transcurso del día (Fig. 4), siendo esta humedad un poco más baja que la registrada en el mes de mayo.

Figura 3. Comportamiento de la radiación incidente (junio)

Los registros del mes de julio no están reportados debido al período vacacional. En la Figura 5 se pueden observar los resultados del secado de hortalizas durante el mes de agosto. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso en 65 y 70 %, respectivamente, durante un período de 140 horas, pierden menos humedad y en un mayor tiempo que en el mes anterior

Figura 2. Temperaturas en el secador solar (junio)

Figura 4. Comportamiento de la humedad relativa (junio)


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debido a que la humedad relativa fue más elevada, 60 a 85 % (Fig. 8), a pesar de que la temperatura interna del secador varió de 30 a 55 ºC (Fig. 6). La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y en 140 horas ya han perdido el 90 % de humedad, 20 horas más tarde que en el mes de junio debido a la alta humedad ambiente. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante fue de 40 horas, para espinaca y acelga, y 60 horas para zanahoria y nopal, con una pérdida de humedad del 90 %.


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Figura 5. Cinética de secado solar (agosto)


2 (Fig. 7), la

radiación en el interior del secador sigue siendo un 30 % menor con respecto al valor medido

directamente al sol. Por último, la humedad relativa en el interior del secador varía entre 60 y 85 %

en el transcurso del día (Fig. 8), siendo esta humedad la más alta en lo que va del año calendario.

Figura 7. Comportamiento de la radiación incidente (agosto)

En la Figura 9 se pueden observar los resultados del secado de hortalizas durante el mes de

septiembre. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso en 85 y 70 %, respectivamente,

durante un período de 240 horas, ahora necesitan un mayor tiempo que en el mes anterior debido

a que la humedad relativa fue más elevada, 70 a 100 % (Fig. 12), y la temperatura interna del

secador fue un poco más baja de 27 a 53 ºC (Fig. 10).

La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y en 210 horas

ya han perdido el 90 % de humedad, 70 horas más tarde que en el mes de agosto debido a la alta

humedad ambiente. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su

período de velocidad constante fue de 50 horas, para espinaca y acelga, y 60 horas para zanahoria

y nopal, con una pérdida de humedad del 90 %.

Figura 6. Temperaturas en el secador solar (agosto)

Figura 8. Comportamiento de la humedad relativa (agosto)


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Figura 9. Cinética de secado solar (septiembre)


2 (Fig. 11), la

radiación en el interior del secador fue 25 % menor con respecto al valor medido directamente al sol. Por último, la humedad relativa en el interior del secador varía entre 75 y 100 % en el transcurso del día (Fig. 12), siendo esta humedad la más alta en lo que va del año calendario.

Figura 11. Comportamiento de la radiación incidente (septiembre)


octubre. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso en solo 60 % durante un período de 180

horas, debido a que la humedad relativa sigue siendo elevada, 55 a 90 % (Fig. 16), y la

temperatura interna del secador fue un poco más baja de 27 a 50 ºC (Fig. 14).

La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y ahora en 120 horas han perdido el 90 % de humedad. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante fue de 40 horas, para espinaca y acelga, y 60 horas para zanahoria y nopal, con una pérdida de humedad del 90 %.

Figura 10. Temperaturas en el secador solar (septiembre)

Figura 12. Comportamiento de la humedad relativa (septiembre)


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octubre. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso en solo 60 % durante un período de 180


temperatura interna del secador fue un poco más baja de 27 a 50 ºC (Fig. 14).

La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y ahora en 120 horas han perdido el 90 % de humedad. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante fue de 40 horas, para espinaca y acelga, y 60 horas para zanahoria y nopal, con una pérdida de humedad del 90 %.

Figura 13. Cinética de secado solar (octubre)


2 (Fig. 15), la

radiación en el interior del secador fue 25 % menor con respecto al valor medido directamente al sol. Por último, la humedad relativa en el interior del secador varía entre 55 y 90 % en el transcurso del día (Fig. 16), siendo esta humedad más baja que en el mes de septiembre.

Figura 15. Comportamiento de la radiación incidente (octubre)

Figura 14. Temperaturas en el secador solar (octubre)

Figura 16. Comportamiento de la humedad relativa (octubre)


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noviembre. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso 80 % durante un período de 210 horas,

debido a que la humedad relativa sigue siendo elevada, 60 a 85 % (Fig. 20), y la temperatura

interna del secador fue aun más baja que en el mes de octubre, 22 a 38 ºC (Fig. 18).

La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y ahora en 210 horas han perdido el 80 y 90 % de humedad, respectivamente. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante aumenta de 40 a 90 horas, para espinaca y acelga, y 90 horas para zanahoria y nopal, con una pérdida de humedad del 90 %. En la Figura 17 se pueden observar los resultados del secado de hortalizas durante el mes de

noviembre. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso 80 % durante un período de 210 horas,

debido a que la humedad relativa sigue siendo elevada, 60 a 85 % (Fig. 20), y la temperatura

interna del secador fue aun más baja que en el mes de octubre, 22 a 38 ºC (Fig. 18).

La calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y ahora en 210 horas han perdido el 80 y 90 % de humedad, respectivamente. La zanahoria, nopal, espinaca y acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante aumenta de 40 a 90 horas, para espinaca y acelga, y 90 horas para zanahoria y nopal, con una pérdida de humedad del 90 %.

Figura 17. Cinética de secado solar (noviembre)


2 (Fig. 19), la

radiación en el interior del secador fue 30 % menor con respecto al valor medido directamente al sol. Por último, la humedad relativa en el interior del secador varía entre 60 y 85 % en el transcurso del día (Fig. 20), siendo esta humedad casi igual que en el mes de octubre.

Figura 18. Temperaturas en el secador solar (noviembre)


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Figura 19. Comportamiento de la radiación incidente (noviembre)


diciembre. La cebolla y el ajo en mitades reducen su peso solo 60 % durante un período de 150


temperatura interna del secador fue baja como en el mes de noviembre, 22 a 41 ºC (Fig. 22). La

calabaza y pimiento siguen presentando el mismo tipo de cinética de secado, y ahora en 150

horas han perdido el 80 y 50 % de humedad, respectivamente. La zanahoria, nopal, espinaca y

acelga siguen teniendo el mismo comportamiento en el secado, su período de velocidad constante

es de 60 horas, para espinaca y acelga, y 90 horas para zanahoria y nopal, con una pérdida de

humedad del 90 %.

Figura 21. Cinética de secado solar (diciembre)

Figura 20. Comportamiento de la humedad relativa (noviembre)

Figura 22. Temperaturas en el secador solar (diciembre)


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La radiación solar incidente entre 11:00 y 17:00 horas fue en promedio de 500 w/m2 (Fig. 23), la

radiación en el interior del secador fue 30 % menor con respecto al valor medido directamente al sol. Por último, la humedad relativa en el interior del secador varía entre 60 y 85 % en el transcurso del día (Fig. 24), siendo esta humedad casi igual que en el mes de noviembre.

Figura 23. Comportamiento de la radiación incidente (diciembre)

CONCLUSIONES El secador alcanza temperaturas de 50 a 55 ºC por un período de 4 a 5 hrs. durante los meses de

junio a diciembre. Espinaca y acelga fueron secadas en un tiempo promedio anual de 50 horas de

incidencia solar (6 días); zanahoria y nopal en 60 horas (7.5 días); calabaza, pimiento y habanero

en 170 horas (21 días); ajo y cebolla en 210 horas (26 días) pero solo pierden el 75 % de la

humedad inicial.

Agradecimientos. Proyecto SIP-20090238.

BIBLIOGRAFÍA 1. Pérez Valenciano, Hugo Acosta de la Luz, Lérida y Favelo González, Jesús (2002). Secador

solar móvil de estructura metálica para plantas medicinales. Rev Cubana Plant Med, vol. 7, no. 1,

pp. 25-29.

2. Suazo Abarca, S. (1993). Diseño y construcción de un secador solar piloto. Tesis de maestría.

Depto. de Graduados e Investigación en Alimentos. ENCB, IPN, México.

Figura 24. Comportamiento de la humedad relativa (diciembre)

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