Análisis experimental y modelado matemático del secado por convección asistido con focos incandescentes de láminas de papa Yungay (Solanum tuberosum L.)

Abstract

En este proyecto se investigó el proceso de secado de láminas de papa con aire caliente asistido con focos incandescentes en capa delgada siendo las muestras dispuestas verticalmente con flujo ascendente del aire por ambas caras, usando un secador a escala de laboratorio. Los experimentos se realizaron usando un planeamiento experimental con puntos factoriales, centrales y axiales en cinco niveles, analizándose los efectos de la temperatura (40-80°C), potencia de los focos incandescentes (0-450W) y espesura de las láminas (2-6mm) sobre el tiempo de secado, aceptación global del producto y la difusividad efectiva del agua durante el proceso de secado, obteniéndose las ecuaciones de regresión respectivas. Las condiciones óptimas de secado se establecieron para el máximo valor de la aceptación global del producto, siendo las variables de proceso determinado de 69,33°C, 328,80W y 4,40mm de Temperatura, Potencia y Espesor respectivamente, siendo el tiempo optimizado para secar el producto desde 334,8% a 13,6% (base seca) de aproximadamente 130min. El secado se realizó íntegramente en el período de velocidad de secado decreciente. Los resultados muestran que el aumento de la potencia de los focos incandescentes conduce a un tiempo menor de secado de aproximadamente 30%. Se usaron 10 modelos matemáticos para simular la curva de secado en las condiciones óptimas y se propuso un modelo conjugado de dos términos y cinco constantes quien presentó el mejor ajuste y el modelo sigmoideo en segundo lugar, los errores se compararon según los parámetros estadísticos: coeficiente de determinación (R2), raíz media cuadrática (RMSE), Error porcentual medio relativo (EMR %), la suma de los errores cuadráticos (SSE) y el Chi cuadrado reducido (𝜒𝜒2). Usando la ecuación de la ley Fick de la difusión, la difusividad efectiva del agua en las condiciones óptimas de secado fue calculado y dio un valor de 2,46x10-9 (m2/s) y está en relación con los valores que son reportados por diferentes autores en productos agroindustriales. La información obtenida contribuye al uso de los parámetros y técnica aplicada para el desarrollo de equipos y el control de los procesos industriales en el secado de papa.