Simulación del secado de cebolla blanca (Allium cepa) por flujo de aire caliente y evaluación de la pérdida de su pungencia

Abstract

En el presente trabajo de investigación se desarrollaron dos metodologías matemáticas capaces de describir las curvas típicas del proceso de secado de alimentos: la metodología de Alvarez y Legues modificada, y la metodología de diferencias finitas. Estas metodologías fueron producto de un análisis físico y matemático del proceso difusivo no lineal del agua durante el secado, y fueron transcritas a unos programas computacionales desarrollados por el autor. Finalmente estas metodologías fueron validadas en función a los datos experimentales de secado obtenidos a partir de cebolla blanca, en seis tratamientos diferentes. Se desarrollaron dos metodologías numéricas capaces de resolver el problema físico. El primero, basado en el método descrito por Alvarez y Legues, donde se parte del desarrollo de la segunda Ley de Fick expresada en términos de una serie infinita, y se aplica un método iterativo para estimar la difusividad en función al tiempo. El segundo, basado en el método de diferencias finitas, donde se parte de un análisis físico del fenómeno de transferencia de masa a nivel de nodos obteniéndose un sistema de ecuaciones algebraicas simultáneas, seguido de un método de optimización del ajuste. Haciendo uso del Lenguaje Quick Basic se desarrollaron los programas computacionales correspondientes a cada método. Un amplio conocimiento acerca de la aplicación de métodos matemáticos fue necesario. Se incorporan a los programas de cómputo subrutinas bastante útiles, citando entre ellas: método de sobrerelajación, regla de Simpson, método de mínimos cuadrados, método de Newton (de la tangente), método de ajuste a curvas del tipo potencial, entre otros. Los datos de salida del programa de cómputo son los valores de humedad predecidas, y, los parámetros estadísticos P y RMS. Los programas computacionales fueron validados aplicando datos experimentales de curvas de humedad versus tiempo del secado de cebolla blanca, sometidos a seis tratamientos diferentes de temperatura, velocidad de aire y humedad relativa. El método de Alvarez y Legues arrojó valores de humedad predecidos bastante cercanos a los valores experimentales, no siendo el caso del método de diferencias finitas. Cuando se trabajó bajo el método de Alvarez y Legues, para todos los casos los valores de RMS, que fuer considerado como el parámetro estadístico más fiable, estuvieron por debajo de 11.45- Asimismo, en un intento por evaluar los tratamientos, se controló la pérdida de pungencia a través del tiempo de secado. Se evaluó su pérdida de pungencia a través del tiempo de secado, para seis tratamientos diferentes de temperatura y velocidad de aire. La pungencia es la propiedad aromática y gustativa que tienen los ajos y cebollas. Se notó que a temperaturas mayores, la pérdida de pungencia era mayor, y que a velocidades de aire mayores, la pérdida de pungencia también se incrementaba. Se ajustaron los resultados experimentales a ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden, las que expresaron la cinética de la pérdida de pungencia durante la deshidratación de estos productos. Los ajustes no resultaron buenos, pero sirvieron para indicar las tendencias de las curvas.