USO DE LA ENERGÍA SOLAR, EN DESHIDRATACIÓN DE FRUTAS Y VERDURAS.
BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
M.I. ELVIRA JUÁREZ HERNÁNDEZ correo electrónico: elvirajuarez7@hotmail.com Resumen
En el estado de Puebla se producen anualmente 300 toneladas de manzana, aproximadamente, las cuales, al ser un producto de temporada, se desperdicia en gran cantidad; al no comercializarse ó bien se comercializa a muy bajo costo. Este trabajo surge tratando de remediar ese problema. La deshidratación requiere energía, otro factor importante en la vida diaria, por los problemas que presentan las energías tradicionales se decide utilizar energía solar y se realiza el diseño y construcción de un deshidratador solar indirecto posteriormente se llevan a efecto las pruebas con el mismo y se prueba con otros productos y resulta muy eficiente en tiempo de calor. Los productos deshidratados conservan sus propiedades nutritivas al no sobrepasar los 40°C en el proceso.
OBJETIVOS: Hacer uso de la energía solar para aumentar la vida útil de las frutas y
verduras por medio de la deshidratación.
JUSTIFICACIÓN: Los combustibles tradicionales contaminan y son caros, al utilizar la
energía solar que es barata, no necesita transporte y no contamina, se pretende obtener productos de alta calidad nutritiva y bajo costo.
a) La deshidratación, retira el agua no ligada del producto sin alterar su composición, manteniendo sus características nutritivas, aumentado la vida media del mismo, impidiendo que la fruta se pudra y se tire en el campo.
b) Al comercializar éstos productos, el campesino se verá beneficiado, evitando que abandone sus tierras y por lo tanto evitaremos que aumenten los cinturones de miseria en las ciudades y en lo posible el problema de los indocumentados en el vecino país del norte.
DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA E INVESTIGACIÓN. El secado o desecación
es uno de los procesos más antiguos de preservación de alimentos. En los alimentos deshidratados, debido a la mínima actividad de agua, los microorganismos no pueden proliferar y quedan detenidas la mayoría de las reacciones químicas y enzimáticas de alteración.
De acuerdo con King (1974) el objetivo del secado es reducir el contenido de humedad de un producto para lograr períodos de almacenamiento más largos. La calidad y el costo de un producto están influenciados fuertemente por la operación de secado. La calidad se evalúa por la cantidad de degradaciones físicas y bioquímicas que ocurren en el alimento y depende de la temperatura, el tiempo de secado y de la actividad de agua,
Secado y deshidratación:
Aunque ambos términos se aplican a la eliminación del agua de los alimentos, en la tecnología de los alimentos el término secado se refiere a la desecación natural, como la que se obtiene exponiendo el producto a la acción del sol y el de deshidratación designa el secado por medios artificiales, como la exposición del producto a una corriente de aire caliente.
La deshidratación implica el control sobre las condiciones climáticas dentro de una cámara o el control de un micromedio circundante. El secado solar está a merced de los elementos. Los alimentos secados en una deshidratadora pueden tener mejor calidad que sus duplicados secados al sol. Se necesita menos terreno para la actividad deshidratadora.
Secado solar de alimentos.
El secado solar de alimentos puede estar enfocado a aquellos que viven en lugares remotos, donde tienen abundantes cosechas durante el verano, las que están condenadas a una rápida descomposición si no se tiene un método simple y económico para preservarlos.
El secado solar de alimentos puede ser llevado a cabo en casi todas las locaciones, tomando en cuenta la cantidad de radiación solar y la humedad relativa del lugar.
La luz directa del sol no es aconsejable, en el caso de las frutas se oxidan rápidamente, pierden su color natural y obtienen un mal aspecto, las atacan los insectos o los pájaros por lo que el producto se contamina, en el caso de los vegetales; el producto se pone amarillo y pierde propiedades.
Constante solar: Cantidad de energía en forma de calor, que incide sobre nuestro planeta la tierra, su valor promedio es de 1367 W/m2, (323 375.118 cal/sm2), de la cual 95 W/m2 corresponden al ultravioleta, 640 W/m2 corresponden al visible y 618 W/m2 en el infrarrojo.
La cantidad anterior, es la que incide sobre una placa plana en el exterior de la atmósfera terrestre. Dentro de la atmósfera la radiación solar es reflejada, dispersada y absorbida por los componentes de la misma, como son O2, N2, O3, CO2 agua en forma de
vapor, polvo y algunas otras impurezas.
Las aplicaciones prácticas de la energía solar comprenden únicamente la radiación solar directa de longitudes de onda entre 0.29 y 2.5 µm, que es el 95.19 % de la constante solar o sea 1301 W/m2. Este valor requiere corregirse por absorción y dispersión como se indicó anteriormente.
Es necesario hacer hincapié en que la temperatura máxima que debe alcanzar el producto es de 43ºC, por lo que la cámara no debe sobrepasar los 70ºC, de acuerdo con esto es necesario diseñar un colector que alcance entre 130 a 150ºC para tener los niveles de temperatura necesarios para el proceso.
El deshidratador consiste de una caja, que puede ser de cartón, madera ó lámina galvanizada, por dentro tiene charolas colocadas una entre otra 15 cm, para colocar la fruta en rodajas.
Las charolas para deshidratar pueden se construidas con madera, aluminio, ó algún otro material para el marco, se utiliza tela de mosquitero para colocar la fruta pues no desprende olores ni reacciona con los ácidos de los frutos.
El colector solar, puede ser de cartón, madera ó lámina galvanizada, por dentro se le colocan: aislante, botes de aluminio y para evitar que el calor escape se utiliza vidrio, ó plástico transparente.
Se elimina entre el 85 y 95% del agua que contiene, esto depende de la cantidad de agua que tengan las frutas, por ejemplo la sandía tiene un 95% de agua, mientras que la manzana tiene un 85% de agua. El deshidratado solar de los alimentos puede ser llevado a cabo en casi todas las locaciones, pero el tiempo que demanda, dependerá de la cantidad de radiación solar y la humedad relativa del lugar.
Fig 1 deshidratador solar indirecto con colector plano
Para determinar el tiempo que tardan en deshidratarse los productos es necesario hacer un experimento donde se mide el tiempo que tarda en deshidratarse un producto a peso constante, en la gráfica siguiente se muestra una cinética de deshidratación para manzana. Como se puede observar en dicha gráfica, el tiempo de secado en un día soleado es de 250 minutos o sea unas 4 horas. Se realizó el experimento a temperatura constante en una estufa de laboratorio y se observó que a 70°C el tiempo fue de 3 horas.
Esto mismo debe realizarse para determinar el tiempo de secado de cualquier otro producto que se pretenda deshidratar.
Deshidratador solar (manzana)
0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 300 Tiempo (minutos) Pérdida de pes o ( g )
Se hicieron los estudios bromatológicos a la manzana encontrándose los siguientes resultados.
Por 40 gramos de porción
Contenido energético 138.82 Kcal
Proteínas 0.45 g Grasas (lípídos) 0.36 g Carbohidratos totales 35.40 g Cenizas 2.317 Fibra cruda 4.880 g PROYECCIONES:
Enseñar a construir los deshidratadores para que el público en general utilice energías alternativas.
Que la gente consuma los productos como una alternativa a las botanas que se encuentran actualmente en el mercado.
Aplicar el método para otros productos como por ejemplo: fresas, kivi, pera, piña, papaya, etc. Así como a algunas verduras como tomillo, orégano, perejil, etc. Tambien se puede aplicar a algunos alimentos como son sopa, carnes, frijoles, etc.
PRODUCTOS OBTENIDOS:
a) El deshidratador que utiliza energía solar b) Una botana nutritiva
c) Verduras deshidratadas
d) Se pueden obtener alimentos deshidratados (Arroz, frijoles, etc.) La manzana se pretende presentarla natural, adobada y con limón y chile. La fresa puede ser acaramelada, enchocolatada y natural.
