Evaluación del funcionamiento del secador solar indirecto automatizado sin carga.
Para validar el funcionamiento del secador solar indirecto sin carga se tomó datos de radiación solar, temperatura ambiente, humedad relativa y precipitación de la estación meteorológicas instalada en la ciudad de Tarma, específicamente en la Universidad Nacional del Centro del Perú, para obtener datos de la temperatura interna y externa del secador solar se obtuvo del panel de control del secador solar ubicado en la cámara de secado.
64
El secador solar automatizado indirecto fue evaluado sin carga los días 14, 15, 16 y 17 del mes de setiembre del año 2020.
En la figura 15, se muestra datos de la radiación solar registrando desde las 8:00 a.m. hasta las 16:00 p.m. donde el menor valor de radiación es por la mañana (8:00 a 9:00) y por la tarde (10:00 a 1:00) valores menores de 693 Wm2/h; y valores mayores de 1123 Wm2/h a horas de 10:00 a 1:00 horas.
Tabla 8
Valores Meteorológicos (Temperatura Ambiente, Radiación Solar y Humedad Relativa del Ambiente) y Temperatura Interna del Secador Solar Automatizado Indirecto los días 14, 15, 16 Y 17 de Setiembre de 2020
Hora Temperatura externa °C
Radiación solar (wm2/h)
Humedad ambiente (%)
Temperatura interna °C
08:00 11.3 126 69 16.6
09:00 15.9 390 51 33.9
10:00 17.8 578 43 44.8
11:00 20 883 40 49.3
12:00 20.5 1039 32 67.0
13:00 21.1 1121 31 69.0
14:00 21.4 941 30 64.0
Figura 15
Radiación solar global de los días 14, 15,16 y 17 de septiembre del 2020
65
15:00 22.1 835 31 60.5
16:00 21.5 594 32 49.5
08:00 11.2 55 74 13.6
09:00 13.2 167 66 21.6
10:00 14.8 310 57 29.6
11:00 15.5 367 52 30.4
12:00 12.6 239 72 24.6
13:00 13.1 428 71 32.4
14:00 17 493 48 40.6
15:00 18.3 737 41 53.5
16:00 17.2 184 50 26.6
08:00 11.8 287 91 25.8
09:00 19.7 693 77 48.5
10:00 21.4 824 64 59.7
11:00 22 1034 68 69.2
12:00 22.3 1126 60 70.5
13:00 22.9 1122 59 71.6
14:00 21.7 1029 54 69.8
15:00 20.4 856 53 60.3
16:00 17.8 628 48 46.9
08:00 11.4 303 52 25.4
09:00 18.3 598 27 46.5
10:00 20.1 945 21 63.6
11:00 20.3 1049 25 67.2
12:00 20.7 1127 26 68.5
13:00 21.2 1123 25 69.7
14:00 21.2 1037 29 66.8
15:00 19.4 862 30 48.7
16:00 17 623 35 45.6
En la tabla 8, se aprecia los valores de temperatura externa, temperatura ambiente y temperatura interna que reporta la cámara de secado, demostrando que de 10:00 a 2:00 la temperatura interna llega a una temperatura de 71.6ºC en relación con una temperatura externa de 20.9ºC, siendo el incremento de un 50ºC.
Evaluación del funcionamiento del secador solar indirecto automatizado con carga.
Caracterización de la Betarraga (materia prima)
Los análisis que se realizó de la Betarraga como materia prima se reporta a continuación los resultados en las siguientes tablas 9,
66
10, 11,12 y 13.
a. Caracterización física de la betarraga (materia prima) - Colorimetría
Tabla 9
Características Colorimétricas de la Betarraga (Materia Prima)
Características Colorimétricas
Media ± DE
L* (luminosidad) 18.67±0.21
a* (rojo a verde) 27.27±0.31
b* (azul a amarillo) 4.40±0.17
Nota: Se trabajó con 3 repeticiones
- Morfología Tabla 10
Características Morfológicas de la Betarraga (Materia Prima)
Características Morfológicas Media ± DE
Peso (g) 170.61±50.99
Diámetro (mm) 76.38±7.14
Nota: Se trabajó con 8 repeticiones
b. Caracterización fisicoquímica de la Betarraga (materia prima)
Tabla 11
Características Fisicoquímicas de la Betarraga (Materia Prima) Características fisicoquímicas Media ± DE Acidez (g de ácido oxálico/100g) 0.09±0.03
pH 6.02±0.01
Solidos solubles (°Brix) 9.70±0.03
Nota: Se trabajó con 3 repeticiones
67
c. Composición químico proximal de la Betarraga (materia prima)
Tabla 12
Composición Químico Proximal de la Betarraga (g/100g de Parte Comestible)
Componentes Media ± DE
Contenido de humedad 87.82±0.29
Contenido de grasa 0.24±0.07
Contenido de fibra 5.71±0.38
Contenido de ceniza 0.75±0.04
Nota: Se trabajó con 3 repeticiones
d. Caracterización de las betalainas de la Betarraga (materia prima)
Tabla 13
Composición de Contenido de Betalainas Presentes en la Betarraga (mg/100g de Extracto)
Nota: Se trabajó con 3 repeticiones
Proceso de secado de la Betarraga a tres diferentes temperaturas 35°C, 45°C Y 55°C
a. Resultado del deshidratado de la betarraga.
La validación del secador solar automatizado indirecto con carga, se realizó a 3 temperaturas de secado de 35°C, 45°C y 55°C con muestras de betarraga rebanadas en láminas, presentando los resultados expresados en las tablas y gráficos.
- Deshidratado de betarraga a 35ºC, los días 19, 20, 21, 22
Componente betalainico
Media ± DE
Betaxantinas 6.11±1.48
Betacianinas 4.88±0.63
68
y 23 de septiembre de 2020 Tabla 14
Deshidratado de Betarraga a 35°C Días Durante los Días 19, 20, 21, 22 y 23 de Septiembre de 2020
Hora Temperatura
externa ºC
Radiación solar (wm2/h)
Humedad ambiental (%)
Temperatura interna ºC
8:00 11.4 103 80 16.2
9:00 14.4 304 52 28.4
10:00 18.3 543 27 32.3
11:00 20.1 849 21 35.0
12:00 20.3 927 25 35.0
13:00 21.7 983 26 35.0
14:00 20.2 937 25 35.0
15:00 19.2 862 29 35.0
16:00 17.4 353 30 33.4
8:00 10 119 65 14.5
9:00 12.3 313 53 27.3
10:00 15.6 590 34 35.0
11:00 18.3 780 34 35.0
12:00 19.2 988 26 35.0
13:00 20 1020 28 35.0
14:00 20.3 955 25 35.0
15:00 20.9 796 20 35.0
16:00 19.6 252 25 32.5
8:00 11.4 219 55 19.5
9:00 15.5 621 37 33.5
10:00 17.2 976 30 35.0
11:00 19.4 1006 31 35.0
12:00 19.5 1004 32 35.0
13:00 19.7 966 35 35.0
14:00 19 782 34 35.0
15:00 17.9 551 38 35.0
16:00 15.4 232 46 35.0
8:00 11.5 246 53 19.5
9:00 14.5 395 43 33.5
10:00 17 815 42 35.0
1:00 18.9 905 40 35.0
12:00 20.1 1011 36 35.0
13:00 19.7 844 38 35.0
14:00 19.6 644 38 35.0
15:00 20.4 782 34 35.0
16:00 19.8 528 31 35.0
8:00 12.2 129 73 17.5
9:00 13.5 205 69 23.5
10:00 19.5 722 42 35.0
11:00 20.1 924 37 35.0
12:00 21.7 1062 31 35.0
69
13:00 20.8 907 34 35.0
14:00 21.1 862 35 35.0
En la tabla 14 y figura 16, se observa que la cámara de secado no sobrepasa la temperatura deseada de 35ºC para el deshidratado de betarraga; si en caso sobrepasaría la temperatura se activan los ventiladores gracias a los sensores de temperatura, con ello las muestras con peso inicial de 500g descendieron hasta en 73.2g en 5 días de secado.
- Deshidratado de betarraga a 45ºC, los días 14, 15, 16 y 17 de noviembre de 2020
11,4 14,4
18,320,120,321,7 20,219,2
17,4
1012,3 15,6
18,319,22020,320,919,6 11,4
15,517,219,419,519,71917,9 15,4
11,5
14,51718,920,119,719,620,419,8 12,213,5
19,520,121,720,821,1 16,2
28,4 32,3
35,035,035,035,035,0 33,4
14,5 27,3
35,035,035,035,035,035,0 32,5
17,5
35,035,035,035,035,035,035,0
25,6 19,5
33,535,035,035,035,035,035,035,0
17,5 23,5
35,035,035,035,035,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperaturas ( °C)
Horas de sol de los dias 19,20,21,22 y 23 de septiembre del 2020
Temperturas externas y interna de secador solar a 50 °C
Tempatura externa °C Temperatura interna °C
Figura 16
Temperatura Relativa Ambiente (Línea Azul) y Temperatura Interna de la Cámara del Secador Solar Indirecto (Línea Naranja) con Betarraga a 35°C
70 Tabla 15
Deshidratado de Betarraga a 45°C Días Durante los Días 14, 15, 16 Y 17 de Noviembre de 2020
Hora Temperatura
externa ºC
Radiación solar (wm2/h)
Humedad ambiental (%)
Temperatura interna ºC
8:00 13.1 112 79 18.7
9:00 14.2 221 72 24.6
10:00 14.5 343 75 27.2
11:00 17.3 719 59 45.0
12:00 18.3 749 49 45.0
13:00 19 887 46 45.0
14:00 18.9 754 46 45.0
15:00 20.8 855 43 45.0
16:00 17.2 202 47 27.1
8:00 14.3 112 63 19.8
9:00 16.5 246 57 28.9
10:00 18.6 614 48 45.0
11:00 20.4 1074 41 45.0
12:00 19.6 764 41 45.0
13:00 18.3 544 46 45.0
14:00 17.1 359 43 36.9
15:00 17.6 324 45 35.6
16:00 20.9 401 36 40.7
8:00 13.5 135 64 19.8
9:00 17 327 47 35.6
10:00 20.3 442 42 40.5
11:00 20.7 833 39 45.0
12:00 21.6 797 41 45.0
13:00 19 611 45 45.0
14:00 17.1 178 49 27.8
15:00 17.2 231 53 30.2
16:00 16.8 242 55 28.9
8:00 13.4 206 60 23.6
9:00 15.7 428 51 36.2
10:00 18 715 51 45.0
11:00 19.7 833 56 45.0
12:00 19.3 989 54 45.0
13:00 18.4 896 52 45.0
14:00 16.7 536 55 40.4
15:00 13.8 456 61 36.1
16:00 17.1 398 45 35.2
71
La Tabla 15 y figura 17, denota también que las radiaciones solares permitieron alcanzar la temperatura deseada de 45°Cpara el deshidratado de la betarraga, si en caso sobrepasaría la temperatura se activan los ventiladores gracias a los sensores, con ello las muestras de betarraga con peso inicial de 500 g descendieron hasta 68.2g con un tiempo de secado de 4 días.
- Deshidratado de betarraga a 55ºC, los días 28, 29 y 30 de octubre de 2020
Tabla 16
Deshidratado de Betarraga a 55°C los Días 28,29 y 30 de Octubre de 2020
Hora Temperatura
externa ºC
Radiació n solar (wm2/h)
Humedad ambiental (%)
Temperatura interna ºC
8:00 13.3 272 64 23.3
9:00 16.9 710 45 50.3
10:00 20.0 931 44 55.0
11:00 22.3 1008 34 55.0
12:00 22.0 989 38 55.0
Figura 17
Deshidratado de Betarraga a 45°C los Días 14, 15, 16 y 17 de noviembre de 2020
72
Hora Temperatura
externa ºC
Radiació n solar (wm2/h)
Humedad ambiental (%)
Temperatura interna ºC
13:00 21.3 784 42 49.0
14:00 22.6 812 37 55.0
15:00 22.7 885 40 55.0
16:00 19.0 413 47 38.7
8:00 13.7 244 57 23.7
9:00 17 685 41 50.6
10:00 19.4 886 47 55.0
11:00 20.1 989 46 55.0
12:00 20.2 1007 44 55.0
13:00 19.8 986 44 55.0
14:00 18.7 798 51 55.0
15:00 17.9 582 45 46.7
16:00 17.1 371 47 36.5
8:00 15.6 344 57 28.9
9:00 18.9 612 50 47.8
10:00 20.3 890 38 55.0
11:00 21.8 960 38 55.0
12:00 22.8 1005 34 55.0
13:00 23.1 1050 32 55.0
14:00 23.2 875 35 55.0
15:00 21.2 585 43 49.7
16:00 16.7 280 51 30.5
La Tabla 16 y figura 18, denota también que las radiaciones Figura 18
Temperatura relativa ambiente (línea roja) y temperatura interna de la cámara de secador solar indirecto (línea verde) con zanahoria a 55°C
73
solares permitieron alcanzar la temperatura deseada de 55°C, si en caso sobrepasaría la temperatura se activan los ventiladores gracias a los sensores, con ello las muestras de betarraga con peso inicial de 500 g descendieron hasta 66.4g con un tiempo de secado de 3 días.
b. Caracterización física de la Betarraga deshidratada a tres diferentes temperaturas 35°C, 45°C y 55°C
- Colorimetría Tabla 17
Características Colorimetrías de la Betarraga Deshidratada a Diferentes Temperaturas (35°C, 45°C Y 55°C)
Tabla 18
Comparación Colorimétrica de la Betarraga Deshidratada a Diferentes Temperaturas (35°C, 45°C y 55°C)
Características colorimétricas
T1 (35°C) T2 (45°C) T3 (55°C)
L* (luminosidad) 17.13±0.06 14.03±0.15 9.47±0.15 a* (rojo a verde) 33.53±0.38 32.40±0.35 31.53±0.55 b* (azul a amarillo) 8.9±0.21 7.50±0.26 5.60±0.10
T1 (35°C)
T2 (45°C)
T3 (55°C)
P Valor Diferencia significati va L*
(luminosidad)
a b c 0.000
Si
a* (rojo a verde)
a a b 0.004
Si
b* (azul a amarillo)
a b c 0.000 Si
74
c. Caracterización fisicoquímica de la Betarraga deshidratada a tres diferentes temperaturas 35°C, 45°C y 55°C
Los resultados para el análisis fisicoquímica de la betarraga deshidratada a tres temperaturas (35°C, 45°C Y 55°C) se reportan en la Tabla 19 y 20.
Tabla 19
Análisis Fisicoquímico de la Betarraga Deshidratada a Diferentes Temperaturas (35°C, 45°C Y 55°C)
De la Tabla 19, se puede apreciar que disminuyen mínimamente los valores con respecto al pH y acidez, en el caso de solidos solubles varían los valores con respecto a las temperaturas de deshidratado.
Tabla 20
Comparación Fisicoquímica de la Betarraga Deshidratada en pH, Acidez, Solidos Solubles
T1 (35°C)
T2 (45°C)
T3 (55°C)
pH 6.28±0.02 6.28 ±0.04 6.33±0.01
Acidez (g de ácido oxálico /100g)
0.08 ±0.00 0.07±0.00 0.07±0.00
Solidos solubles (°Brix)
8.63±0.59 9.13±0.35 9.5±1.10
T1 (35°C)
T2 (45°C)
T3 (55°C)
P Valor
Diferencia significativa
pH a a a 0.110 No
Acidez a a a 0.417 No
Solidos solubles
b a a 0.001 Si
75
En la tabla 20 se aplicó el análisis ANOVA para el pH, Acidez titulable y Solidos Solubles, con resultados obtenidos de un p valor menor a 0.05 (p<0.05) para solidos solubles, evidenciando que existe diferencia significativa entre los tratamientos. Mientras tanto pH y acidez el p valor es mayor a 0.05 (p>0.05) lo que indica que no existe diferencia significativa entre los tratamientos.
d. Contenido químico proximal de la Betarraga deshidratada a tres diferentes temperaturas 35°C, 45°C y 55°C
Para el análisis químico proximal de la betarraga deshidratada se procedió a trabajar con las muestras provenientes del secador solar indirecto, que fue programado a tres diferentes temperaturas de secado como se observa. En la tabla 21 mostraremos los resultados de los distintos tratamientos en base a 100g de parte digerible.
Tabla 21
Contenido Químico Proximal de la Betarraga Deshidratada a Diferentes Temperaturas (35°C, 45°C Y 55°C) en Base a 100g de Parte Digerible
Componentes (g/100g)
T1 (35°C)
T2 (45°C)
T3 (55°C)
Humedad 12.03±0.74 12.13±0.29 12.68±0.31
Grasa 0.21±0.03 0.22±0.04 0.22±0.03
Fibra 5.43±0.12 5.18±0.11 5.06±0.23
Ceniza 3.58±0.37 3.74± 0.40 4.55±0.45
76
De la Tabla 21, podemos observar que se llegó a una humedad igual en los tres tratamientos, los valores de contenido de grasa se observan que también presenta valores similares; por otro lado en fibra y ceniza presentan valores variables con respecto a las temperaturas de deshidratado.
Tabla 22
Comparación Químico Proximal de los Tratamientos en la Betarraga Deshidratada
T1 (35°C)
T2 (45°C)
T3 (55°C)
P Valor
Diferencia significativa
Humedad a a a 0.399 No
Grasa a a a 0.950 No
Fibra c b a 0.000 si
Ceniza a a/b b 0.023 Si
De la Tabla 22, podemos observar que la variabilidad de los nutrientes de la betarraga deshidratada sometidos a tres diferentes temperaturas de secado (35°C,45°C y 55°C) se aplica el análisis de varianza (ANOVA), se obtuvo un p valor menor a 0.05 (p<0.05) para fibra y ceniza; en tanto se obtiene un p-valor mayor a 0.05 (p>0.05) para humedad y grasa.
e. Evaluación de betalainas de la Betarraga deshidratada a tres diferentes temperaturas 35°C, 45°C y 55°C
Los resultados para el análisis de Betalainas de la Betarraga deshidratada a tres temperaturas diferentes se reportan en la Tabla 23 y se pueden apreciar en las figuras 19 y 20
77 Tabla 23
Contenido de Betalainas (mg/100g de extracto) de la Betarraga Deshidratada a Diferentes Temperaturas (35°C, 45°C Y 55°C)
CONTENIDO DE BETALAINA
T1(35°C) T2(45°C) T3(55°C)
BETACIANINA (mg/100g de extracto)
1.05±0.73 0.93±0.13 0.86±0.07
BETAXANTINA (mg/100g de extrato)
0.43±0.22 0.41±0.12 0.39±0.09
En la Tabla 23, se muestra los resultados de betalainas de la Betarraga deshidratada a tres temperaturas diferentes, donde se aprecia que los valores tanto de betacianinas y betaxantinas disminuyen.
0 0,5 1 1,5
T1(35°C) T2(45°C) T3(55°C)
1,05 0,93 0,86
BETACIANINA (mg/100g de extracto)
Figura 19
Contenido de Betacianinas (mg/100g de extracto) de la Betarraga Deshidratada a diferentes Temperaturas
78
Hipótesis general
La temperatura afecta los parámetros físicos, fisicoquímicos y químicos proximales además funcionales de la betarraga deshidratada en el secador solar indirecto optimizado en el secador solar rural de Tarma.
Hipótesis de trabajo
Ho: La temperatura no afecta en los parámetros físicos, fisicoquímicos y químico proximales además funcionales de la betarraga deshidratada en el secador solar indirecto optimizado en el secador solar rural de Tarma.
𝑯𝒐: 𝒖𝟏 = 𝒖𝟐 = 𝒖𝟑 = 𝒖𝟒
0,36 0,38 0,4 0,42 0,44
T1(35°C) T2(45°C) T3(55°C)
0,43
0,41
0,39
BETAXANTINA (mg/100g de extracto)
Figura 20
Contenido de Betaxantina (mg/100g de extracto) de la Betarraga deshidratada a diferentes temperaturas
79
Ha: La temperatura afecta en los parámetros físicos, fisicoquímicos y químico proximales además funcionales de la betarraga deshidratada en el secador solar indirecto optimizado en el secador solar rural de Tarma.
𝑯𝒂: 𝒖𝟏 ≠ 𝒖𝟐 ≠ 𝒖𝟑 ≠ 𝒖𝟒
Se trabajó con un nivel de significancia de 5% (α=0.05) Tabla 24
Contrastación de Hipótesis
P valor Diferencia significativa
Conclusió n
Características
físicas <0.05
Colorimetría
L 0.000 Si Se acepta
Ha
a* 0.040 Si Se acepta
Ha
b* 0.000 Si Se acepta
Ha Características
fisicoquímicas <0.05
pH 0.110 No Se acepta
Ho
Acidez 0.417 No Se acepta
Ho
°Brix 0.001 Si Se acepta
Ha Características
químico proximal <0.05
Humedad 0.399 No Se acepta
Ho
Grasa 0.950 No Se acepta
Ho
Ceniza 0.023 Si Se acepta
Ha
80
P valor Diferencia significativa
Conclusió n
Fibra 0.000 Si Se acepta
Ha
INTERPRETACIÓN: Se comprueba que hay diferencia significativa en al menos una de las muestras en sus análisis físicos, análisis fisicoquímicos y análisis químico proximal, en resultado, se acepta la hipótesis alterna (Ha) y se rechaza la hipótesis nula.
Para ver como es esas diferencias se interpreta con los resultados del Tukey.