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PARTE TEÓRICA
CAPÍTULO I
Introducción
1.1
Introducción
La cebolla, Allium cepa, pertenece a la misma familia del ajo y otras hortalizas de
menor importancia como el cebollino y el puerro. Es un bulbo de la planta Liliaceous;
su uso en alimentos data de los años 3000 A.C.
El característico sabor y aroma de la cebolla hace que pueda ser usada con buenos
resultados en condimentos, y así obtenemos alimentos más apetitosos e incrementando
así el flujo de jugos digestivos. Las cebollas son usadas también con vegetales en
encurtidos, como sazonador y para cebollas en vinagre.
El bulbo de la cebolla intacto es inoloro; al romperse la célula produce un olor
distintivo y libera los componentes que le imprimen el olor y sabor característico,
además de una sustancia lacrimosa.
Ecuador actualmente exporta una gran variedad de productos del campo entre estos se
encuentra la cebolla perla, la cual es enviada en su mayor parte hacia Estados Unidos
y Europa por lo que existen grandes campos de cultivo de este producto. La industria
agropecuaria que no logre comercializar toda su cosecha se ve amenazada por la falta
de procesos del conservación de la misma.
1.2 Objetivo
El objetivo de esta tesis es de acuerdo a las características de la cebolla perla y
tomando en cuenta que es un producto de alto consumo, determinar el método más
apropiado para su deshidratación por medio de la experimentación de su desecación en
diferentes equipos y así obtener la información necesaria.
1
Diseñar el equipo de desecación que permita obtener la mayor cantidad de
concentración del producto, tratando de llegar al 5% humedad que es la cantidad
mínima presente en la cebolla al someterse a la deshidratación. Considerando también
como factores de importantes los costos de operaron y tiempo que tarda el proceso de
deshidratación. Otro objetivo es que con este trabajo se crea la posibilidad de que la
cebolla perla deshidratada se presente como un nuevo producto en el mercado local.
1.3 Importancia
El principal motivo por el que se desarrolló este trabajo es porque de la gran cantidad
de cebolla que se produce en el país, no toda logra ser exportada y aunque
abasteciendo al mercado local, queda de ella un gran excedente que por no tener en el
país industrias que desarrollen algún tipo de proceso para la conservación de ella, ésta
termina su estado de madurez y perece sin ser aprovechada.
La cebolla en sí no tiene muchas alternativas de industrialización; usualmente es
utilizada en encurtidos por lo que se emplea mayormente como sazonador; sin
embargo, existe otro proceso agroindustrial que se hace con ella y es la obtención de
cebolla deshidratada para ser usada como condimento en la elaboración de otros
productos, proceso industrial que no se ha desarrollado en Ecuador, incurriendo en la
importación de la misma ya elaborada por otros países.
En este proyecto de tesis se presenta un resumen sobre el proceso para la obtención de
cebolla deshidratada, tomando en cuenta los factores mínimas necesarios para obtener
un producto con óptimas condiciones de manera experimental y se realiza el diseño del
secador en el que se considera las variables de mayor trascendencia para la obtención
de un producto con las características lo más cercanas a la cebolla deshidratada que se
importa.
2
CAPÍTULO II
Características de la Materia Prima
2.1
Descripción botánica
2.1.1 Características Generales: Cebolla es el nombre común de un género de
hierbas bianuales de la familia de las Liliáceas, nativa de Asia pero cultivada en
regiones templadas y subtropicales desde hace miles de años.
La verdadera cebolla es una planta bulbosa con hojas cilíndricas largas, huecas y
engrosadas en la base que constituyen la mayor parte del bulbo. Las flores, blancas o
rosadas y dispuestas en umbelas, tienen seis sépalos, seis pétalos, seis estambres y un
solo pistilo. Los frutos son pequeñas cápsulas llenas de semillas muy pequeñas. Ciertas
variedades forman, en lugar de flores, unos bulbillos que pueden enterrarse para
obtener nuevas plantas. La planta de la cebolla contiene esencias volátiles sulfurosas
que le confieren el sabor picante característico.
2.1.2 Clasificación científica: La cebolla pertenece al género Allium, de la familia de
las Liliáceas (Liliaceae). Es la especie Allium cepa.
2.1.3 Estructura: La estructura de los bulbos está conformada por el tallo, una a tres
catáfilas externas que se originan de hojas
con lámina las que se secan y sirven de
protección, un número variable de catáfilas
engrosadas,
usualmente
cuatro,
provenientes también de hojas con lámina,
y tres a cuatro catáfilas engrosadas sin
lámina, las que a su vez envuelven entre
cuatro a cinco hojas que recién inician su
desarrollo (hojas de rebrote). Usualmente,
también existe un par de yemas laterales
que forman catáfilas que envuelven a hojas
de rebrote, que forman centros secundarios
de crecimiento, que originan los llamados
bulbos dobles.
3
2.1.4 Composición: El bulbo de la cebolla intacto es inoloro; al romperse la célula
produce un olor distintivo y libera los componentes que en su mayoría son volátiles y
que le imprimen el olor y sabor característico; además, uno de los componentes de
estas esencias se disuelve con rapidez en agua y produce ácido sulfúrico; éste puede
formarse en la película lacrimal que recubre el ojo, y por eso se llora al cortar cebolla.
2.1.5 Requerimientos climáticos: La temperatura requerida para este cultivo oscila
entre los 10 y 26 grados centígrados con una media de 18, que son óptimos para que
las plantas alcancen un vigoroso desarrollo vegetativo. Cuando las temperaturas son
elevadas, los bulbos tienden a formarse muy temprano con lo cual se reducen los
rendimientos; por el contrario, cuando son muy frías, menores de 10 grados
centígrados, inducen la floración prematura, lo que tampoco es deseable.
La cebolla prospera mejor cuando las temperaturas son más frescas en las primeras
etapas del crecimiento y durante el periodo de desarrollo del bulbo, y en temperaturas
más cálidas cuando avanza la maduración y secado de la misma. Otro factor climático
en la producción de cebolla es la incidencia de lluvias, pues el cultivo de cebolla
requiere de ésta para obtener un buen desarrollo. La presencia de lluvias podría afectar
el cultivo si el volumen de ésta sobrepasare los 1500 mm/m2, pues esto provocaría que
los cultivos se vean seriamente afectados. En climas cálidos, las cebollas se plantan
como producto de invierno, y son de gusto y olor más suaves que las cultivadas en
verano en regiones más frías. Las variedades amarilla paja y blanca española se
cuentan entre los tipos cultivados de sabor más suave.
2.2
Variedades cultivadas en Ecuador
Debido al prolongado desarrollo histórico del cultivo, a su amplia zona de cultivo, y
muy especialmente, a exigencias de adaptación a las condiciones de fotoperíodo y
vernalización para la producción de bulbos y de semillas en una región dada, ha habido
un gran desarrollo de cultivares y tipos locales de polinización abierta. Por otro lado,
hace más de medio siglo, se descubrió y desarrolló en esta especie la primera línea con
macho-esterilidad, lo que originó un desarrollo acelerado de híbridos. Por estas
4
razones, hoy en día existe un sinnúmero de cultivares de las más variadas formas,
tamaños, colores, etc., y con requerimientos ambientales muy diferentes entre sí.
De las variedades cultivadas en el país de manera general, todas presentan un bulbo
que posee hojas fistulosas y cilíndricas, lo que produce un bulbo esferoidal. Las hojas
son jugosas, de olor fuerte y sabor más o menos fuerte. Existen variedades de color
rojo, blanco, y amarillo.
Las variedades de Cebolla Amarilla para exportación, serían las siguientes: todo la
clasificación previa a la necesaria asesoría técnica de los proveedores de semillas, y la
utilización de la agrotécnica adecuada y los cultivares aptos, bajo la dirección técnica
de profesionales capacitado.
Referencia: ( Proyecto Expansión de la oferta exportable de Ecuador; perfil del producto cebolla
perla ) CORPEI – C.B.I octubre 2001.
Tabla 2.1
Nombre
Linda Vista
Lara
Texas o 438
Granex 42ª
Yellow Gmnex
Forma
Achatada Globosa
Achatada Globosa
Globo redondo
Globo achatada
Achatada
Tamaño
Grande
Grande
Mediana
Mediana
Moder Grande
Fuente: PROYECTO SICA
2.2.1 Variedades de la semilla de cebolla.- La semilla de cebolla es muy pequeña y
requiere muy buenas características del suelo para que la emergencia sea óptima. El
número de semillas de cebolla por Kg. oscila entre 250.000 y 300.000 según la
variedad. Para que no ocurran pérdidas de semillas y por consiguiente de dinero se
debe escoger los mejores lotes de tierra para construir los semilleros.
2.2.1.1 Linda Vista.- Tiene forma aglobada, con un peso de 200 a 300 g.; tiene
también pungencia baja, color amarillo suave, su ciclo es de 125 días; la distancia de
siembra por goteo es de 15 x 9 cm. y 366.000 plantas, semillas por hectárea, de 2.5 a 3
Kg; la producción por ha es de aprox. 35,000 Kg. Las zonas de siembra más
importantes son Crucita, Santa Ana, valle río Portoviejo, Rocafuerte, Puerto Cayo,
5
Santa Elena, Zapotillo, Catamayo (Loja), y Arenillas. Se comercializa con Colombia y
en Venezuela. Podemos observar que tiene bulbos muy uniformes con un solo centro.
2.2.1.2 Duquesa.- Forma aglobada; peso 180-250 g; pungencia baja; color amarillo
dorado, ciclo de 110 días; distancia de siembra por goteo es de 15 x 9 cm. 366.000
plantas, semilla por hectárea, de 2.5 a 3 Kg.; la producción por ha es de 35,000 Kg. Las
zonas de siembra mas importantes son Crucita, Santa Ana, valle río Portoviejo,
Rocafuerte, Puerto Cayo, Santa Elena, Zapotillo, Catamayo (Loja), y Arenillas. Se
comercializa con Colombia. La cebolla es muy precoz, y posee un alto porcentaje de
bulbos con un centro.
2.2.1.3 Canaria Dulce.- Forma aglobada; peso 250-350; pungencia dulce; color
amarillo, dorado claro, ciclo de 130 días; distancia de siembra por goteo es de 15 x 9
cm. y 366,000 plantas; semilla por ha de 2 a 4 Kg.; la producción por hectárea es de 30
a 40,000 Kg. Las zonas de siembra más importantes son Guayas y Manabí. Se
comercializa con los Estados Unidos. Tiene bulbos de tamaño grande, y tiene una gran
demanda en mercados especiales.
2.2.1.4 El Valle.- Forma aglobada; peso de 200 a 280 g.; pungencia baja; color
amarillo claro, ciclo de 120 días; distancia de siembra por goteo es de 15 x 9 cm. y
366.000 plantas, semilla por ha de 2.5 a 3 Kg.; la producción por ha es de 35.000 Kg.
Las zonas de siembra más importantes son Guayas, Manabí, Loja, Arenillas (El Oro).
Se comercializa con Colombia. Es un híbrido con un gran rango de adaptación.
Tabla 2.2
Híbridos F1
Forma
Lara
Aglobada
Linda Vista
Canaria
Dulce
Duquesa
Aglobada
Aglobada
Aglobada
El Valle
Aglobada
Texas Yellow
Tamaño
Mediano a
jumbo
Mediano a
jumbo
Color Ext
Amarillo dorado
claro
Amarillo dorado
claro
Jumbo a
Amarillo claro
colosal
Mediano
jumbo
Mediano
Mediano a
6
Ciclo
Cult/día
120
125
135
Amarillo dorado
claro
Amarillo
110
120
Grano 502
Trompo
grande
Amarillo
125
Fuente: PROYECTO SICA
2.3 Situación de la exportación de la cebolla en Ecuador
Hay cuatro tipos de cebolla para los mercados de exportación con sus
correspondientes ventanas, que no son ni seguras ni permanentes y para tener éxito en
la colocación del producto, se debe conocer lo que está ocurriendo a los productores de
otros países, particularmente de México que es el principal vendedor en las ventanas de
comercialización y también de los Estados Unidos de América, particularmente lo que
ocurre en el Valle del Río Grande en Texas, que podría saturar el mercado con la caída
de precios correspondiente.
También es necesario indagar acerca de los mercados regionales y locales, para la
cebolla pequeña o con defectos que no puede exportarse a USA, que pueden estar en
países como El Salvador, Honduras o en algunas islas del Caribe.
Actualmente existen dos principales mercados para la cebolla perla de exportación y
estos son: Colombia con un 95% del total de las exportaciones registradas hasta finales
del año 2000 y Estados Unidos que ocupa el 5% del total de las exportaciones totales
registradas hasta finales del año 2000.
Es importante destacar que Colombia juega el papel de
intermediario entre el
productor ecuatoriano pues este vende el producto a Colombia quien a su vez la
comercializa con países como Venezuela, debido a una marcada protección hacia sus
productores nacionales es así que el mercado venezolano tiende a proteger a sus
agricultores impidiendo el importe directo de este producto.
Además cabe destacar que una vez elegido el destino de la producción de la cebolla, el
productor debe encaminar el cultivo con las características requeridas por ese mercado,
es decir que si nuestro destino son los Estados Unidos la variedad de la cebolla debe
cumplir con los requerimientos solicitados por ese mercado, generalmente para este
mercado, la cebolla deber ser mas dulce, pues así lo requiere dicho mercado.
2.3.1 Variedades de Cebolla Perla para Exportación
TABLA 2.3
7
Fuente: PROYECTO SICA
Variedad
Color
Peso (gr.)
Ciclo (días)
Destino
Linda Vista
Amarillo Suave
220-250
130
EUA, Colombia
El Valle
Amarillo Claro
230-270
130
Colombia, Venezuela
Lara
Amarillo Claro
200-350
130
EUA, Colombia, Venezuela
Duquesa
Amarillo Dorado Claro
200-300
125
Colombia, Venezuela
2.3.2 Exportación por tamaño.- Usualmente se exportan Cebollas de tamaño grande,
pero cuando hay poca oferta se podría exportar los tamaños más pequeños. Destacando
también que del 100% de cebollas para exportación existe un margen de error que va
del 10 al 15% que representa los llamados desechos que son comercializados para el
mercado local, y el resto es decir, del 85 al 90% del total es lo que representa en si el
porcentaje de exportación de cebolla perla es decir, el producto en optimas condiciones
y que cumple con todos los requerimientos para ser exportado al mercado
internacional.
TABLA 2.4
Denominación
Super colosal
Colosal
Dimensiones
<11.4 cm
< 11.4 cm; > 9.5 cm
Jumbo
Large-medium
Prepack
Boiler
< 9.5 cm; >7.6 cm
< 7.6 cm; > 5.1 cm
< 5.1 cm; > 4.5 cm
< 2.5 cm
Observaciones
Diámetro
Diámetro
65% debe tener entre 8.9 y
8.2 cm o más de diámetro
Diámetro
Diámetro
Diámetro
Fuente: PROYECTO SICA
2.4 Zonas de cultivo de la cebolla perla en Ecuador
Las zonas de cultivo de cebolla perla esta determinado por el tipo de suelo y
requerimientos climáticos del a misma, en Ecuador existen varias zonas a lo largo del
territorio nacional por lo que describimos a continuación.
8
Actualmente no se cuentan con cifras exactas acerca de la superficie cultivada en el
Ecuador, sin embargo se estima que existen cerca de 1.000 hectáreas cultivadas de
cebolla perla para exportación de las cuales un 86% se encuentra distribuidos en las
provincias de Guayas, Manabí y el Oro, y un 14% en diferentes provincias de la Sierra
como Carchi, Chimborazo, etc., recalcando que se estima que debido a la alta
rentabilidad que ofrece este producto de exportación.
2.4.1 Cebolla en otros lugares de la costa.- En la provincia de Manabí hay cultivadas
alrededor de 200 hectáreas de cebolla perla, con posibilidades de incrementarse en
función de la demanda internacional. La producción de esta provincia ha sido de 800
quintales por hectárea, y considerando que se la obtuvo con una tecnología media, la
rentabilidad resulta muy buena.
2.4.2 Cebolla en la sierra.- Se estima que actualmente el cultivo de cebolla perla es
muy reducido en los valles
de la Sierra, y aunque no se cuenta con una cifra exacta,
se estima que existen cerca de 150 hectáreas cultivadas a lo largo de los valles cálidos,
de la serranía, esto se debe a que se cultiva mayormente la cebolla colorada, para
consumo local.
El anterior cuadro expresa una aproximación en porcentajes de la cantidad de hectáreas
sembradas de cebolla perla según las distintas provincias en el Ecuador. Este muestra
que el 49% del total de hectáreas sembradas se encuentra en la Provincia del Guayas,
de la cual la mayor parte se encuentra en la península de Santa Elena debido a la
calidad de sus suelos y los rendimientos alcanzados en el último año. Le sigue la
Provincia de Manabí, principalmente en Puerto Cayo, Crucita, Santa Ana, el valle del
río Portoviejo y Rocafuerte con provincia de El Oro, además tenemos un 14% de los
valles de la Sierra.
Figura 2.1
Referencia ( CEDEGE 1997)
AREA CULT IVADA CE BOLLA PERLA EN
EC UADOR
Valles de la
Sierra
10%
El Oro
15%
Guayas
50%
Manabí
25%
9
2.4.3 Áreas de cultivo en la península de Santa Elena.- La cebolla tiene un área
ocupada aproximada de 250 ha, lo que corresponde a un 3,3% del área total ocupada en
los cultivos de la provincia. El rendimiento es de aproximadamente 25 a 30 Ton por ha.
En la península de Santa. Elena la cebolla es de clima totalmente seco, especialmente
en la cosecha. El proceso es de aproximadamente 4 meses: 1 mes de semillero y tres
meses de campo. La época de siembra se concentra entre Abril y Junio para luego
cosecharse desde Septiembre a Diciembre y en algunos casos hasta Enero para el
mercado de Estados Unidos.
2.4.4 Estimación de la Superficie Sembrada, Cosechada, Rendimiento y
Producción del año 2000 en la Provincia del Guayas
ZONAS
HACIENDA
Azúcar - Rio Verde Las Cinthyas
Ma. Cristina
Don Carlos
Agric. Emily
Adolfo
Ecuagro
S/N
Las Marías
Paola
Agricat
Parluk S.A
Cerecita
S/N
Emforesta
Polizoo
Don Lucho
Rey David
Ydolsa
Cerecita - Playas
S/N
S/N
Don Nino
Figalsa
Chongón
Inv. Masibol
Chongón Cerecita
Janeth María
Lomaquil
Daular
Finca Avi
Embalse Azúcar
Torresijos
Pruxaca
Fuente : CEDEGE
Has.
240
2.5
3
3
12
50
5
45
1
7
10
Subtotal
0.25
5
38
4
0.5
4
Subtotal
2.5
3
10
20
Subtotal
2
Subtotal
0.5
12
Subtotal
10
Subtotal
12
9
Subtotal
TOTAL
TOTAL
378.5
51.75
35.5
2
12.5
10
21
511.25
Nota: Las variedades cultivadas son del tipo: Linda Vista, Duquesa y El Valle.
10
Cabe señalar que en ciertos casos es posible realizar dos ciclos de cultivo al año,
dependiendo de las condiciones climáticas (factor lluvias), en estos casos se podría
comenzar a sembrar desde finales de Marzo hasta julio y otro ciclo desde Julio hasta
Octubre, señalando además que esto depende la variedad que se cultive, de los
requerimientos del mercado al cual se destine esa producción y los costos que implica.
2.5
Características de la variedad a utilizar
Las cebollas blancas se usan para dos fines diferentes: para consumo como "boilers" (o
cebollas pequeñas enteras para guisos u horno) y ensaladas, y para la agroindustria de
deshidratados; Las características de la cebolla a utilizar en este proyecto de tesis
corresponde a la de la Duquesa, la cual se describe a continuación.
2.5.1 Estructura: Esta cebolla se presenta como un bulbo que esta conformado por
hojas engrosadas a manera de láminas que envuelven, en la parte central se encuentra
la yema central; en la parte inferior se despliegan las raíces y en la superior se
encuentra el tallo característico de la especie Allium cepa.
2.5.2 Composición: Con un alto contenido de agua y de bajo porcentaje de materia
seca de más de 20% en cebollas para deshidratación, carbohidratos, proteínas y lípidos.
Sin embargo, tiene un olor y sabor característicos, asociados a compuestos azufrados
que actúan como precursores de diversos compuestos volátiles. Estos compuestos son
S-alcenil sulfóxidos de cisterna, dominando en cebolla S-(1-propenil), S-propil y Smetil sulfóxido de cisterna, los que al dañarse la célula reaccionan, bajo la presencia de
alinasa (S-alcil-L-sulfóxido de cisterna liasa), para liberar ácidos sulfénicos, amoníaco
y piruvato. Estos ácidos se degradan para formar un amplio grupo de productos de
fuerte olor y sabor. Por ejemplo, el ácido 1-propenil sulfénico se reacomoda para
formar sulfóxido de tiopropanal, un compuesto lacrimógeno que es el que hace llorar al
pelar las cebollas.
2.5.3 Requerimientos climáticos: La temperatura requerida para este cultivo oscila
entre los 10-26 grados centígrados con una media de 18 grados centígrados son
óptimos para que las plantas alcancen un vigoroso desarrollo vegetativo. Cuando las
temperaturas son elevadas los bulbos tienden a formarse muy temprano con lo cual se
11
reducen los rendimientos, por el contrario cuando son muy frías, menores de 10 grados
centígrados, inducen la floración prematura lo que tampoco es deseable.
La cebolla prospera mejor cuando las temperaturas son más frescas en las primeras
etapas del crecimiento y durante el periodo de desarrollo del bulbo, y más cálido al
tiempo que avanza la maduración y secado del mismo. Otro factor climático en la
producción de cebolla es la incidencia de lluvias, pues el cultivo de cebolla requiere de
esta para obtener un buen desarrollo. La presencia de lluvias pudiera afectar el cultivo
si el volumen de ésta sobrepasase los 1500 mm/m2, pues esto provocaría que los
cultivos se vean seriamente afectados.
2.5.4 Estado de madurez: El estado de madurez natural de la cebolla es el único
considerado, y cuando las cebollas comienzan a madurar, los tejidos del cuello
comienzan a ablandarse y las hojas se caen. Cuando el 50% de las hojas han caído, se
debe doblar el resto de los tallos y el bulbo seguirá creciendo hasta que las hojas se
sequen totalmente y luego de 2-7 días se cosecharán dependiendo del clima (húmedo
temprano, seco tardío).
2.5.5 Tratamiento post cosecha.- Después de arrancadas, deben ser curadas,
tapándolas con sacos y con las propias hojas antes que las hojas y las raíces sean
cortadas. El tiempo de curación es de 1 a 3 días dependiendo del sol y la lluvia. Luego
del curado están listas para cortarles las hojas y las raíces, teniendo cuidado de no
dañar el bulbo con las tijeras, dejando l.5 pulgadas (3,8 cm.) de tallo; cortar arriba de
los dedos pulgar e índice que agarran a la cebolla.
2.6
Usos y valor nutricional
2.6.1 Usos: El característico sabor y aroma de la cebolla hace que pueda ser usada
con buenos resultados en condimentos, dando alimentos más apetitosos e
incrementando así el flujo de jugos digestivos. La presencia de estos compuestos
característicos hace que las cebollas sean atractivas para muchos consumidores y da
origen a una demanda permanente de producto natural e industrializado.
12
Sus usos culinarios en nuestro país son muy variados y numerosos, siendo utilizada
cruda en ensaladas, cocinada, preparada en diversos encurtidos y, también como
condimento culinario, a pesar que no todas las personas la consumen directamente.
En la industria, la gama de productos agroindustriales de cebolla es completa: aceites
concentrados, congelados, deshidratados, se emplea mucho para aromatizar sopas,
estofados pastas, etc., y esto se usa en alimentación humana y animal.
En medicina, en productos farmacéuticos, es diurética, y muy rica en vitamina C.
Evita la caída del cabello y la infección de heridas pequeñas. También evita el
estreñimiento, los cólicos nefríticos y alivia los síntomas de reumatismo.
2.6.2 Valor nutricional: Tal como se puede apreciar en el Cuadro a continuación, la
cebolla tiene una composición nutritiva similar a otras hortalizas.
Componente
Agua
Carbohidratos
Proteínas
Lípidos
Calcio
Fósforo
Hierro
Potasio
Sodio
Vitamina A (valor)
Tiamina
Riboflavina
Niacina
Ácido ascórbico
Calorías
Medidas
Cebolla cruda
Contenido/Unidad
4 medianas
91,00
7,50
1,25
Trazas
25,00
28,75
0,38
155,00
1,88
60
0,06
0,01
0,13
8,13
34,38
%
g
g
mg
mg
mg
mg
mg
UI
mg
mg
mg
mg
cal
13
Cebolla cocida
Contenido/ Unidad
4 medianas
92,00
6,19
0,95
Trazas
27,14
22,86
0,19
151,90
8,10
50
0,04
0,01
0,10
5,71
28,57
%
g
g
mg
mg
mg
mg
mg
UI
mg
mg
mg
mg
cal
CAPÍTULO III
Secado y Deshidratación de Alimentos
3.1
Definiciones
La eliminación del agua proporciona una excelente protección frente a las principales
causas de alteración de los alimentos. Los microorganismos no pueden desarrollarse en
un medio sin agua. Además, en estas condiciones tampoco es posible la actividad
enzimática, y la mayor parte de las reacciones químicas se hacen mucho más lentas de
lo normal.
3.1.1 Deshidratación: Es le método de conservación de los alimentos que consiste en
reducir a menos del 10% en su contenido de agua. La deshidratación es la técnica
artificial basada en la exposición del producto a una corriente de aire caliente para
eliminar el excedente de agua. La deshidratación, presenta además la ventaja de
conservar todas casi por completo las cualidades nutritivas del producto original. Por
eso la deshidratación es el mejor método de conservación para productos almacenados
a temperatura elevada.
Para lograr una protección óptima hay que eliminar prácticamente toda el agua posible.
A continuación los alimentos se colocan en un envase perfectamente sellado para que
no absorban humedad del aire. Por ello, estos alimentos deben mantenerse en cajas
herméticamente cerradas que, además, están aisladas del oxígeno, la luz, los insectos y
los roedores.
3.1.2 Secado: Consiste en la eliminación de relativamente pequeñas cantidades de
agua de un sólido o de un material casi sólido, en la tecnología de alimentos secado se
refiere exclusivamente a la desecación por exposición del producto a la acción del sol.
Dentro de las operaciones unitarias encontramos que no existe una diferenciación entre
secado ni deshidratación puesto que como se describieron anteriormente las dos o
definiciones realizan el mismo trabajo, pero como en este trabajo en particular se
refiere a un producto alimenticio tenemos que aceptar que aunque ambos términos se
pueden aplican a la eliminación del agua de los alimentos, en la tecnología de los
14
alimentos el término secado se refiere a la desecación natural, como la que se obtiene
exponiendo la fruta o producto a la acción del sol, y el de deshidratación designa el
secado por medios artificiales, como una corriente de aire caliente.
3.2
Terminología empleada en deshidratado y secado
Dentro de la operación de desecación, se mencionan ciertos términos que debemos
tener en cuenta y son los siguientes:
a) Humedad total.- Es la humedad que presenta un sólido humeando y es la
suma de la humedad libre mas la humedad de equilibrio.
b) Humedad libre.- Es toda el agua que se puede eliminar de un sólido húmedo
a una temperatura y humedad dadas llega. Este valor tiene consigo tanto la
humedad ocluida como la no ocluida o retenida.
c) Humedad ocluida.- Es la cantidad de agua que ejerce una cantidad de
presión de vapor inferior a la del liquido puro a una temperatura dada. El
líquido puede quedar retenida en capilares diminutos, celdas o paredes fibrosas,
soluciones homogéneas a lo largo del sólido y por absorción química o física en
las superficies del sólido.
d) Humedad no ocluida.- Es la cantidad de agua en exceso de un material
higroscópico, en relación con el contenido de humedad de equilibrio
correspondiente a la humedad de saturación.
e) Humedad en equilibrio.- Es la cantidad de agua que no se elimina de un
sólido y es constante y especifica, por lo que es limitante en el proceso de
secado.
f) Humedad critica.- Es el contenido de humedad promedio cuando concluye el
periodo de velocidad de secado constante.
g) Humedad absoluta.- Peso de vapor de agua por unidad de peso de aire en
una mezcla de vapor y aire.
h) Humedad relativa.- Es la relación entre la cantidad de vapor de agua en un
volumen de aire y la cantidad de vapor de agua que hay en el aire saturado a
temperatura dada.
i) Aire saturado.- Es aire en equilibrio con agua liquida en el vapor de agua en
condiciones de presión y temperatura dadas.
15
j) Periodo de velocidad de constante.- Es el lapso de la desecación en el que la
velocidad de eliminación de agua por unidad de superficie es constante y
generalmente uniforme.
k) Periodo de velocidad decreciente.- Es el lapso de la desecación en el que la
velocidad instantánea de desecación disminuye en forma continua.
l) Material higroscópico.- Es aquel que puede mantener humedad ocluida.
m) Base de peso seco.- Es la expresión del contenido de humedad de sólidos
mojados en kilogramo de agua por kilogramo de sólido completamente seco.
Wd
Ww
Ww =
Wd =
1 + Wd
1 - Ww
Ww = Kg humedad/Kg sólidos húmedos
Wd = Kg humedad/Kg sólidos secos
n) Base de peso húmedo.- es el que expresa la humedad de un material como
porcentaje del peso del sólido mojado. Se recomienda emplear el porcentaje en
base de peso seco, por que no presenta variaciones
3.3
Condiciones generales de la deshidratación de alimentos
La conservación de los alimentos por deshidratación es uno de los métodos más
antiguos, el cual tuvo su origen en los campos de cultivo cuando se dejaban deshidratar
de forma natural las cosechas de cereales, heno, y otros antes de su recolección o
mientras permanecían en las cercanías de la zona de cultivo.
El éxito de este procedimiento reside en que, además de proporcionar estabilidad
microbiológica, debido a la reducción de la actividad del agua, y fisicoquímica, aporta
otras ventajas derivadas de la reducción del peso, en relación con el transporte,
manipulación y almacenamiento. Para conseguir esto, la transferencia de calor debe ser
tal que se alcance el calor latente de evaporación y que se logre que el agua o el vapor
de agua atraviesen el alimento y lo abandone.
Su aplicación se extiende a una amplia gama de productos: pescados, carnes, frutas,
verduras, té, café, azúcar, almidones, sopas, comidas precocinadas, especias, hierbas,
etc.
16
Es muy importante elegir el método de deshidratación más adecuado para cada tipo de
alimento, siendo los más frecuentes: la deshidratación al aire libre, por rocío, por aire,
al vacío y por congelación. También es vital conocer la velocidad a la que va a tener
lugar el proceso, ya que la eliminación de humedad excesivamente rápida en las capas
externas puede provocar un endurecimiento de la superficie, impidiendo que se
produzca la correcta deshidratación del producto.
Los factores que influyen en la elección del método óptimo y de la velocidad de
deshidratación más adecuada son los siguientes:
Características de los productos a deshidratar: actividad del agua para distintos
contenidos de humedad y a una temperatura determinada, resistencia a la
difusión, conductividad del calor, tamaño efectivo de los poros, etc.
Conductividad del calor.
Características de las mezclas aire/vapor a diferentes temperaturas.
Capacidad de rehidratación o reconstrucción del producto después de un
determinado tiempo de almacenamiento.
3.3.1 Deshidratación al Sol
Está limitada a las regiones templadas o cálidas donde el viento y la humedad del aire
son adecuados. Generalmente se aplica a frutas y semillas, aunque también es
frecuente para algunas hortalizas como los pimientos y tomates.
3.3.2 Deshidratación por Aire
Para que pueda llevarse a cabo de forma directa, es necesario que la presión de vapor
de agua en el aire que rodea al producto a deshidratar, sea significativamente inferior
que su presión parcial saturada a la temperatura de trabajo.
Puede realizarse de dos formas: por partidas o de forma continua, constando el equipo
de: túneles, desecadores de bandeja u horno, desecadores de tambor o giratorios y
desecadores neumáticos de cinta acanalada, giratorios, de cascada, torre, espiral, lecho
fluidificado, de tolva y de cinta o banda. Estos equipos están diseñados de forma que
suministren un elevado flujo de aire en las fases iniciales del proceso, que luego se va
17
reduciendo conforme se desplaza el producto sometido a deshidratación. Así, por
ejemplo, para porciones de hortalizas es común que se aplique un flujo de aire con una
velocidad de 180-300 metros por minuto, con temperaturas en el aire del bulbo seco
del termómetro de 90-100 ºC y temperaturas en bulbo húmedo inferiores a 50 ºC.
Posteriormente, conforme va descendiendo el contenido de humedad, se reduce la
velocidad del flujo del aire y la temperatura de desecación desciende a 55 ºC e incluso
menos, hasta que el contenido de humedad resulta inferior al 6 %.
En los desecadores de lecho fluidificado y aerotransportadores o neumáticos, la
velocidad del aire debe ser suficiente para elevar las partículas del producto a
deshidratar, determinando que se comporten como si de un líquido se tratase. Este
método se emplea para productos reducidos a polvo, para productos de pequeño
tamaño y para hortalizas desecadas.
3.3.3 Deshidratación por Spray
Los sistemas de deshidratación por spray requieren la instalación de un ventilador de
potencia apropiada, así como un sistema de calentamiento de aire, un atomizador, una
cámara de desecación y los medios necesarios para retirar el producto seco. Mediante
este método, el producto a deshidratar, presentado como fluido, se dispersa en forma
de una pulverización atomizada en una contracorriente de aire seco y caliente, de modo
que las pequeñas gotas son secadas, cayendo al fondo de la instalación. Presenta la
ventaja de su gran rapidez.
3.3.4 Deshidratación al Vacío
Este sistema presenta la ventaja de que la evaporación del agua es más fácil con
presiones bajas.
En los secadores mediante vacío la transferencia de calor se realiza mediante radiación
y conducción y pueden funcionar por partidas o mediante banda continua con esclusas
de vacío en la entrada y la salida.
18
3.3.5 Deshidratación por Congelación (Liofilización)
Consiste en la eliminación de agua mediante evaporación directa desde el hielo, y esto
se consigue manteniendo la temperatura y la presión por debajo de las condiciones del
punto triple (punto en el que pueden coexistir los tres estados físicos, tomando el del
agua un valor de 0,0098 ºC).
Este método presenta las siguientes ventajas: se reduce al mínimo la alteración física
de las hortalizas, mejora las características de reconstitución y reduce al mínimo las
reacciones de oxidación y del tratamiento térmico.
Cuando se realiza la deshidratación mediante congelación acelerada se puede acelerar
la desecación colocando el material a deshidratar entre placas calientes.
3.4
Clasificación de equipos de secado
Hay cientos de diseños de secadores disponibles en el mercado, y hacer una
clasificación de los mismos es casi imposible. Diversos autores lo han intentado
atendiendo a diversos criterios, como el tipo de materia prima a secar, el modo en que
el material se transfiere a través del secador. La clasificación más extendida es quizás
la de Kröll, que se basa en los siguientes aspectos:
temperatura y presión del secador
modo de calefacción (radiación, solar, microondas, convección.
modo de transporte de la humedad a través del secador
posibles medios mecánicos para mejorar el secado
modo en que circula el aire
modo en que se soporta el material
el agente de calefacción
la naturaleza del alimento húmedo y la forma en que se introduce en el
secador
Referencia: “Introducción a la Ingenieria Química” Badger & Banchero.
La mayoría de los secadores pueden aceptar materiales particulados de fácil flujo,
mientras que los materiales en masa o con formas irregulares requieren normalmente
19
de diseños específicos. Una vez que se ha seleccionado un grupo de secadores, la
selección puede restringirse considerando la forma en que operan las distintas
unidades, por cargas o en continuo, etc. Además de las restricciones impuestas por el
tipo de material, un factor importante a considerar es el modo de calefacción, si el
sólido entra en contacto con una superficie sólida o es por convección y/o radiación.
3.4.1 Operación por cargas o en continuo
En general, los procesos en continuo presentan las importantes ventajas de una mayor
facilidad de integración en un proceso automatizado, con costos menores que los
discontinuos. Conforme disminuye la cantidad a tratar, los costos de instalación se
hacen más importantes y el precio más bajo del proceso discontinuo lo hace cada vez
más atractivo. Para producciones del orden de 5000 kg/día y menores, parecen
aconsejables los discontinuos, mientras que para 50000 kg/día y mayores parecen más
adecuados los sistemas continuos. Hay otras consideraciones como la facilidad de
construcción de un pequeño secador discontinuo comparada con la sofisticación y
automatización, normalmente implícita en los continuos. Además, un secador
discontinuo es mucho más versátil que el continuo, y puede utilizarse para una mayor
diversidad de materiales y también permite un control preciso de la humedad durante la
operación, especialmente en los casos en los que la humedad tiene que mantenerse en
distintos niveles en cada etapa del proceso.
3.4.2 Calefacción directa o indirecta
La calefacción directa en la que el material se calienta por convección desde la
corriente de aire tiene varias ventajas. En primer lugar, los secadores calentados en
modo directo son en general más baratos, principalmente debido a la ausencia de tubos
o camisas por donde circule el agente calefactor. En segundo lugar, es posible controlar
la temperatura del aire dentro de unos límites estrechos, y de hecho es relativamente
sencillo asegurar que el material no se calienta por encima de una determinada
temperatura. Esto es especialmente importante cuando se trata con materiales sensibles
a la temperatura.
Frente a estas ventajas, la eficacia térmica global es normalmente baja debido a las
pérdidas de calor con las corrientes de salida de aire. Peor aún, cuando se está
20
evaporando un disolvente caro desde el sólido, la operación es normalmente difícil y
costosa. También pueden producirse pérdidas de material sólido cuando éste es muy
esponjoso o polvoriento, y también se presentan problemas cuando el material o el
disolvente pueden reaccionar con el oxígeno del aire.
Algunas de estas desventajas se salvan haciendo modificaciones en el diseño, aunque
éstas, lógicamente aumentan los costos y pueden hacer que un secador con calefacción
indirecta resulte más económico. Uno de los principales problemas de los secadores
indirectos es la posibilidad de sobrecalentar el sólido, ya que el mecanismo de
transmisión de calor es por conducción a través del sólido.
3.4.3 Operación a vacío
La temperatura máxima que un sólido puede soportar está determinada por su
sensibilidad térmica, y esta temperatura varía inversamente con el tiempo de
permanencia en el secador. Cuando se requieren largos tiempos de secado, como en el
caso de secado discontinuo en bandejas, es necesario operar con vacío con el fin de
poder mantener la temperatura en niveles aceptables. En la mayoría de los secadores
continuos el tiempo de residencia es pequeño y la operación a presión atmosférica
puede resultar aceptable.
Cuando se selecciona un secador hay dos aspectos de gran importancia:
a) disponer de una lista de secadores capaces de mover el material a secar.
b) eliminar las alternativas más costosas en base a los costos anuales (capital +
costos de operación).
3.5
Descripción de las partes fundamentales de un secador
Un secador por lo general consta de dos partes fundamentales, que son: fuente
generadora de calor y cámara de secado.
3.5.1 Fuente de calor.- en muchos casos el calor es difundido por contacto indirecto
para lo cual, lo básico es mediante la utilización de vapor de agua producido por una
caldera, que pasa a través de un intercambiador de calor que según el tipo de secador
21
difieren las formas, en unos casos el producto esta en contacto directamente con las
paredes del equipo caliente y en otras ocasiones se hace pasar aire por el
intercambiador y este aire caliente es el que elimina la humedad del producto a secar.
3.5.2 Cámara de secado.- es el lugar en el que se coloca el producto a secar, esta
cámara varia de acuerdo al tipo de secador que se emplea, en algunos casos en la
cámara de secado el producto se introduce en bandejas, en otras ocasiones es de tipo
circular en el que el producto se mantiene girando durante el proceso y en el caso de
ser continuo, el producto entra por un extremo y sale por el otro ya seco; existen
también cámaras de secado en las que el producto entra por medio de bandas
transportadoras, además hay ocasiones en las que el producto es secado al pasar entre
cilindros que mantienen una temperatura adecuada para secarlo, otra forma de la
cámara de secado es el cono de un secador por rocío en esta cámara el producto entra
partículas muy pequeñas y es secada automáticamente por el calor dentro de la cámara.
3.6
Selección del equipo de secado
De acuerdo con la clasificación mencionada, se puede emplear varios tipos de secado
para la deshidratación de la cebolla perla, de los cuales mencionamos el secador de
túnel, en el que la producción se realiza por lotes, puesto que se introduce el alimento y
hasta que se termina de secar; secador de cabina, es el mas utilizado en la industria
puesto que es el mas económico al momento de la inversión, y consiste en una cámara
en la que van colocadas soportes permanentes las bandejas con el alimento a secar;
secador rotatorio, en este secador la producción industrial en este equipo es
programando de tal forma que por un extremo se saca producto seco por el otro esta
ingresando la proporción el producto húmedo, el proceso se realiza con introducción de
aire caliente que puede ingresar con el alimento o en contra corriente.
3.7
Transferencia de calor y transferencia de masa
Cualquiera que sea el método de secado empleado se debe tomar en cuenta que en la
deshidratación de un alimento consta de dos etapas simultaneas; 1) la introducción de
calor al producto que se conoce como la transferencia de calor; y 2) la extracción de
humedad del producto; estas dos etapas no siempre son favorecidas por las condiciones
de operación. Por transferencia de masa se entiende que es la transferencia de agua.
22
3.8
Área y superficie de contacto
Generalmente se subdivide al alimento en piezas pequeñas o capas para acelerar la
transmisión de calor, logrando que el calor llegue más rápido al centro del alimento, y
también se reduce la distancia que tiene que recorrer del centro a la superficie del
alimento el agua al evaporarse. En casi todos los secadores se procura aumentar al
máximo la superficie del alimento que se esta secando.
3.9
Velocidad, humedad y distribución del aire
El aire caliente tiene como fin recoger la humedad que se escapa del producto y es más
eficiente que el aire fresco. Es decir que el aire caliente a gran velocidad a más de
recoger la humedad de la superficie del alimento, previene la creación de una
atmósfera cargada de humedad que disminuiría la eliminación subsiguiente de la
humedad.
Cuando el aire es el medio calefactor, mientras mas seco este mayor será la velocidad
del proceso, por que el aire seco tiene la propiedad de absorber y retener la humedad.
Este factor de humedad del aire puede predecir hasta que punto puede bajar el
contenido de humedad del alimento mediante la deshidratación. Puesto que los
alimentos son higroscópicos, cada alimento tiene su propia humedad relativa de
equilibrio, que es la que a una temperatura determinada ni entrega humedad a la
atmósfera, ni absorbe humedad de la atmósfera aunque el alimento pueda secarse mas
todavía. En la mayoría de los procesos de secado el aire se lo distribuye en contra
corriente y en las cámaras de secado por lotes suele ingresar por la parte superior de la
misma.
3.10 Temperatura y tiempo de secado
Mientras mayor sea la diferencia de temperatura entre el alimento y el medio de
calefacción, mayor será la velocidad de secado. Cuando se trata del aire la temperatura
es un factor de importante por que mientras mas caliente este el aire mayor será la
humedad que este pueda absorber antes de saturarse. De esta manera el aire que esta a
mayor proximidad del alimento en el proceso de deshidratación, recogerá la humedad
expulsada que el aire más fresco.
23
Ya que en todos los métodos se deshidratación de alimentos se emplea calor salvo el
caso de la liofilización, (que en un previamente congela al alimento y luego por calor
sublima el agua del mismo) y que muchos de los componentes de los alimentos sin
sensibles, es preciso encontrar términos medios entre la máxima velocidad del secado y
el optimo mantenimiento de la calidad de los alimentos. En el caso específico de las
hortalizas al secarlas en periodos de cuatro horas en un horno correctamente diseñado
retendrá su calidad en mayor grado que el mismo producto secado al sol por periodos
de más de dos días. Varis procesos de deshidratación pueden durar menos si el
alimento se subdivide suficientemente.
24
CAPÍTULO IV
Descripción del Proceso Industrial
Recepción de materia prima
LAVADO
Clasificación
Clasificación manual
Clasificación mecánica.
Troceado
Molido
Secado
Envasado
Comercialización
25
Alamcenamiento
4.1 Recepción de la materia prima
Los bulbos afectados por enfermedad o mal estado no deben utilizarse (primera
clasificación); y las cebollas de buena calidad deben ponerse en sacos de yute, pero no
más de 31 a 36 Kg. (70 - 80 Lb.); parados verticalmente, tres días por lo menos, y
separados uno de otros para permitir el paso del aire, evitar la humedad y la pudrición.
Cebollas maduras y bien curadas son uno de los estándares más importantes para la
calificación, con superficie seca y cuello ajustado y cerrado.
4.2
Lavado
El único fin de esta operación es la desinfección previa de las cebollas, las mismas que
fueron lavadas con agua potable de hasta quedar completamente limpias.
4.3
Clasificación y almacenamiento
Antes de la clasificación por tamaños, es necesario retirar las cebollas que tengan
defectos, para dejar solamente aquellas que cumplan con las cualidades estandarizadas;
luego se procede al agrupamiento por tamaños para lo cual existen métodos manuales y
mecanizados. En la experiencia se empleó el método manual.
4.3.1 Clasificador manual.- Las mesas clasificadoras, tienen una superficie de
recepción o mesa de entrega; que continúa con una parte para remover los bulbos
pequeños; en otra parte de la mesa se seleccionó
sacando los bulbos dañados o
enfermos; y luego continúan la clasificación por tamaños comerciales.
4.3.2 Clasificador mecánico.- Los clasificadores mecánicos están disponibles en 3
anchos estándares: 60. 90 y 120 centímetros. Un clasificador de 90 cm., logrará 600
bolsas de 22 Kg por hora; es decir más de 30 Toneladas/hora, sin etiquetados; 2.5
Ton/hora con etiquetas.
El clasificador mecánico trabaja con los mismos principios del clasificador manual:
con rodos que separan la tierra lo sucio y las cebollas pequeñas (< 6,7 cm.); pasan a
una banda en movimiento donde los defectos se notan y sobre una mesa a continuación
26
4 personas pueden escoger los bulbos defectuosos: desde donde las cebollas calificadas
pasan a la clasificación por tamaños.
4.3.3 Clasificador por tamaño.- Pasando por una cadena con espacios de 8,0
centímetros, donde caerán las cebollas para mercado local o para mercado externo.
Luego la cebolla pasa por cadenas con orificios primero de 10,0 cm. Para la
clasificación Jumbo; seguida por una cadena con orificios de 11,4 cm. Para tamaño
Colosal; y todo los bulbos que pasen tendrán tamaño súper colosal.
4.4
Preparación de la cebolla antes del secado
La cebolla después de lavada y clasificada tiene que pasar por otros procesos que
dependerán del tipo de secador que e empleará, estos procesos pueden ser: Troceado,
triturado o molido.
4.4.1 Troceado.- Esta operación se realiza para que al momento de secar se pueda
producir una mejor transferencia de calor y masa. Una vez clasificada y lavada la
cebolla es cortada en trozos, lo más pequeños y uniformemente posibles, luego se
colocan en el secador para su posterior deshidratación.
4.4.2 Molido.- Es un proceso mecánico que consiste en producir partículas de menor
tamaño. Este término se refiere también a desintegración como a pulverización dando
homogeneidad del material manejado. Por lo general esta operación es de acabado, en
algunos casos se emplea en procesos intermedios, en este caso se realiza antes del
secado por aspersión, con la finalidad de dar un producto en polvo y fino.
4.5
Secado
El secado de la cebolla se puede realizar en diferentes secadores a nivel industrial,
pueden ser empleados los secadores de túneles siendo uno de los más empleados el
túnel de tres etapas a temperaturas de 80ºC, 60ºC y 53ºC. en este caso es necesario
tomar en cuenta que no se pardee la cebolla, para lo que es necesario mantener baja la
temperatura después de la primera zona. La cebolla antes del secado deberá ser
previamente tratada por uno de los procesos descritos anteriormente.
27
Otro secador empleado es el secador por atomización dando como resultado un
producto en polvo de la atomización de una papilla producto de la molienda de la
cebolla.
El funcionamiento satisfactoria de los secadores dependerá de que se logre un buen
mantenimiento de la temperatura y una velocidad uniforme del aire sobre el material
que se esta secando.
Como conclusión, la deshidratación de la cebolla en la industria es llevada a cabo en
tos tipos de secadores. Para lo que se necesita trocearla para deshidratarla en un
secador de túnel, o molerla para su posterior atomizado en el secador por aspersión.
4.6
Envasado
De manera general, el propósito de un envase es: proteger el producto del manoseo y
almacenamiento, daños mecánicos y pérdidas de calidad. Existen de diferentes
materiales, los hay de vidrio, metal y plástico, este ultimo esta siendo empleado con
mayor frecuencia en los alimentos por dos características principales, son livianos y
tienen mayor resistencia que los otros.
Este tiene como objeto principal el de preservar al producto, debido a que la cebolla
hasta ahora no se comercializa de manera minoritaria, la cebolla, luego de ser
deshidratada es colocada en botes de gran capacidad. Que se sellan herméticamente en
ambiente de nitrógeno para evitar su degradación.
El problema más grande es el ataque de insectos, el envasado debe realizarse en un
material en el que no puedan penetrar. Las frutas a granel en cajas de madera,
recipientes de papel enrollados en espiral y latas grandes. Las legumbres deshidratadas
en bolsas simples de plástico o celofán.
El nitrógeno es el gas más usual para el llenado de alimentos deshidratados, es inerte
con una baja solubilidad en grasas y en humedad. También se utiliza el CO2 para
modificar las atmósferas.
28
PARTE EXPERIMENTAL
CAPÍTULO V
Etapa Preparatoria
5.1
Fijación de los factores de calidad
Los alimentos procesados son producidos dentro de límites de los estándares prescritos
por los fabricantes, establecidos también para cumplir con requisitos legales y con
otros reconocidos como convenientes. Esto se logra mediante la estandarización del
proceso, tanto como sea posible en cada una de las siguientes etapas: en la granja, la
materia prima, el proceso mismo y finalmente el producto elaborado y su
almacenamiento. Esto ha necesitado el desarrollo de técnicas adecuadas para el análisis
y control rápidos, que pretenden reemplazar métodos subjetivos para evaluar
cualidades organolépticas mediante procedimientos más objetivos. El conocimiento de
los mínimos constituyentes de los alimentos ha mejorado mucho, particularmente por
la aplicación de técnicas más modernas de separación, identificación y medición.
La calidad de los productos alimenticios en general se ha como el factor mas
importante en las decisiones de los compradores. Desde el punto de vista nutricional,
los alimentos constan de cinco grupos de componentes básicos, que son: proteínas,
fibras, carbohidratos cenizas y grasas.
En la práctica los métodos usados pueden variar, de acuerdo al alimento que se
examina: pueden también ser empíricos. Así, las proteínas pueden calcularse a partir
del nitrógeno total determinado por el método de Kjeldahl, usando un factor arbitrario,
el cual, debido a las proporciones diferentes de los aminoácidos presentes, varía de
acuerdo al alimento del que se trata. "Fibra" y "cenizas" son términos analíticos.
Ninguno representa un componente preciso o grupo de componentes del alimento
original, pero si el mismo procedimiento estándar se aplica en cada ocasión al mismo
alimento, los resultados proporcionan una adecuada base de interpretación.
29
Para establecer la calidad de la materia prima y el producto terminado, concluiremos
también un factor imprescindible en un producto deshidratado que es la humedad.
5.2
En la materia prima
5.2.1 Clasificación.- Para la clasificación de la materia prima tomaremos en cuenta la
Norma INEN 1746 que especifica según el diámetro tres tipos de cebollas según la
tabla. ( técnica ver en anexo )
Tabla 5.1
Diámetro (mm)
TIPO (tamaño)
I (grande)
II (mediano)
III (pequeño)
Fuente: INEN
Mínimo
Máximo
70
Mayor Igual 90
85
Menor igual 65
5.2.2 Humedad.- El agua es el componente básico de la mayoría de las hortalizas, en
la cebolla en estado natural alcanza a formar mas del 90 % en peso. El agua afecta la
capacidad de conservación, el control estricto de la humedad en el producto
deshidratado es esencial por que un exceso de agua por mínima que sea es capaz de
producir la formación de mohos. ( técnica ver en anexo )
5.2.3 Proteínas.- Las proteínas constituyen gran parte del cuerpo animal; lo
mantienen como unidad y lo hacen funcionar. Se las encuentra en toda célula viva.
Ellas son el material principal de la piel, los músculos, tendones, nervios y la sangre;
de enzimas, anticuerpos y muchas hormonas.
Desde un punto de vista químico, las proteínas son polímeros grandes. Son poliamidas
y los monómeros de los cuales derivan son los ácidos amino carboxílicos. Una sola
molécula proteínica contiene cientos, e incluso miles, de unidades de aminoácidos, las
que pueden ser de unos 20 tipos diferentes. El número de combinaciones diferentes, es
decir, el número de moléculas proteínicas distintas que pueden existir, es casi infinito.
Es probable que se necesiten decenas de miles de proteínas diferentes para formar y
30
hacer funcionar un organismo animal; este conjunto de proteínas no es idéntico al que
constituye un animal de tipo distinto.
Las proteínas son necesarias para la formación y renovación de los tejidos. Los
organismos que están en período de crecimiento necesitan un adecuado suministro de
proteínas para su aumento de peso. Los organismos adultos que tienen su peso
estabilizado están en equilibrio dinámico, en el que sus proteínas se degradan y se
regeneran continuamente, aunque su composición permanece constante. Para ello debe
existir en la dieta un suministro regular y continuo de proteínas.( técnica ver en anexo )
5.2.4 Carbohidratos.- Son sustancias orgánicas no nitrogenadas, en este grupo se
encuentran los azucares, dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y
algunas gomas. Como no contienen nitrógeno su forma molecular solo contiene
carbono, hidrógeno y oxígeno.
Los carbohidratos son almacenados como reserva de energía previamente
transformados en glucógeno en animales y en almidón en plantas. La fermentación de
los carbohidratos por las levaduras y otros microorganismos pueden producir dioxido
de carbono, alcohol, ácidos orgánicos y muchos otros componentes no menos
importantes. ( técnica ver en anexo )
5.2.5 Cenizas.- Es el contenido de un producto después de haber sido calcinado.
Usado para determinar la cantidad total de minerales presentes. Todos los alimentos
contienen elementos minerales formando parte de sus compuestos orgánicos e
inorgánicos, estos reaccionan con el calor formando óxidos y carbonatos cambiando su
naturaleza al ser destruida toda la materia orgánica. ( técnica ver en anexo )
5.3
En el producto terminado
En el producto terminado se realizan casi las mismas pruebas de calidad que por tener
la misma técnica no se detallaran y son humedad, proteínas carbohidratos, grasa,
ceniza y otras nuevas que se describen a continuación. (técnica ver en anexo )
31
5.3.1 Determinación de acidez.- Esta prueba esta basada en el método
potenciométrico para la determinación del ion hidrógeno (pH). (técnica ver en anexo)
5.3.2 Análisis microbiológico.- este análisis determina el aerobios totales,
coniformes totales y contenido de mohos; tomado de la norma INEN 386. Esta norma
se basa en el contenido de mohos en porcentaje de campos positivos, realizando el
control mediante el microscopio.
5.4
Análisis organolépticos
Se las llama también sensoriales porque se basan en la percepción por nuestros
sentidos. Las pruebas puedes ser de dos tipos; Las instrumentales u objetivas y las
sensoriales o sugestivas, para la realización de este proyecto decidimos usar las
pruebas sensoriales.
La calidad de alimentos perceptible por nuestros sentidos puede dividirse en tres
grupos o factores de calidad y son:
5.4.1 Factor de apariencia.- Este factor es determinado por los sentidos de la vista y
tacto incluye propiedades como tamaño, forma, integridad del producto, diferentes
tipos de deterioro, brillo, transparencia color y consistencia.
5.4.2 Factor de textura.- Este factor es determinado por los sentidos del tacto y
gusto, incluye propiedades como la sensación de firmeza en la boca, blandura,
jugosidad, chiclosidad, textura arenosa, lisa, etc.
5.4.3 Factor de sabor.- En este factor intervienen el gusto y el olfato, determina
sensaciones como olor, dulce, salado, agrio, amargo, fragante acido, quemado, etc.
En esta tesis se analizó dentro del factor de apariencia al color, en el segundo factor la
textura, y dentro del tercer factor al sabor y olor.
5.5
Pruebas preliminares
Dentro de las pruebas preliminares se analizó el tipo de corte que debíamos darle a la
materia prima, dentro de este aspecto se consideró tres tipos de corte, en sentido
32
contrario a la fibra, en el mismo sentido que la fibra y corte en picadillo con cortador
estandarizado para verduras de uso casero.
5.5.1 Corte en le sentido de la fibra.- En este caso se realizo varios cortes y se uso un
rebanador de cocina en el que se pudo realizar cortes a diferentes espesor, usando el
máximo de 8 mm y el mínimo de 4 mm, en este caso se observo que la materia prima
presentaba rodajas en forma de anillos separados por el extremo superior tomando en
cuenta el lado de donde se desprenden las raíces como extremo inferior.
Se pudo observar que al realizar este corte en el secado poco influyo, la diferencia
sustancial se presento únicamente en el espesor de las rodajas, mientras mayor era el
diámetro en menor fue la transferencia de calor por lo que en las rodajas de mayor
espesor y en aquellas que se quedaron muy pegadas no se secaron con facilidad con
relación con las otras que al tener menor espesor la transferencia de calor se logro de
manera continua y la transferencia de agua fue fluida.
5.5.2 Corte en sentido contrario a la fibra.- En este caso se realizo varios cortes
usando el mismo instrumento, con el mismo criterio, cortar rebanadas de diferente
espesor, se pudo realizar cortes a diferentes espesor, el máximo de 8 mm y el mínimo
de 4 mm, en este caso se observo que la materia prima presentaba rodajas en forma de
anillos de diferente diámetro. Logrando una fácil manipulación.
Se pudo observar que al realizar este corte el secado no vario, la diferencia igual que en
el otro caso se presento en el espesor de las rodajas, mientras menor era el diámetro en
mayor fue la transferencia de calor por lo que en las rodajas de mayor espesor no se
secaron con facilidad con relación con las otras que al tener menor espesor la
transferencia de calor se logro de manera continua y la transferencia de agua fue fluida.
5.5.3 Corte en picadillo.- Este corte se realizo con una maquina para picar hortalizas.
Con este corte se logro una materia prima con menor tamaño, obteniéndose un
producto de corte uniforme y minúsculo, en este caso la materia prima estaba de
manera indefinida formando una pasta húmeda.
33
Este corte influyó en el secado se redujo el tiempo y además el secado se realizo en
forma homogénea, constante y la transferencia de agua fue fluida. La diferencia igual
que en los otros casos se presento en el espesor, en este caso se logró que la
transferencia de calor fuese mayor, obteniendo un producto homogéneo y de fácil
manejo.
5.6
Pruebas operacionales
En estas pruebas se analizó la operación de los equipos, aparatos empleados y el
proceso de deshidratado.
5.6.1.- Funcionalidad de los equipo.- El buen desempeño en el manejo de cada equipo
es esencial en una industria, por lo que se delega personal capacitado en cada equipo, y
poder lograr una eficiencia satisfactoria de los mismos asi como una mayor calidad de
producto terminado.
En esta tesis se debió emplear equipos de uso casero en su mayor parte puesto que eran
necesario como lo es un rebanador, picador de hortalizas; así también el empleo del
secador piloto del laboratorio de Operaciones Unitarias y lo que conlleva a la
utilización de un caldero; equipos que precisan de un buen manejo para lograr su
máxima eficiencia y calidad del producto.
5.6.1.1 El rebanador.- Es un aparato de madera con una hoja de acero inoxidable que
permite realizar los cortes de los alimentos a selección el espesor de los mismos, es un
aparato que por ser de utilización manual y mecánica presenta una deficiencia
explicita, pues al realizar cortes se debe tener en cuenta que la perilla de ajuste de la
hoja de acero este lo suficientemente apretada para evitar que se mueva, puesto que
esto provocaría un corte imperfecto.
Estos aparatos son de uso casero y existen también de plástico, considerados de mejor
precisión al hacer los cortes, en nuestras pruebas empleamos el de madera.
34
5.6.1.2.- El picador de hortalizas.- Este aparato es de uso casero, el cual esta provisto
de dos cuchillas de acero inoxidable que dan vueltas dentro de una cámara de plástico,
que a su vez se mueven por la potencia de un motor conectado a la corriente eléctrica.
5.6.1.3.- Estufa.- La estufa que se empleo es la que está en el laboratorio de
operaciones unitarias. La funcionalidad de la misma es a corriente continua, tiene un
regulador de temperatura y sistema de circulación de aire simulando cualquier secador
de bandeja.
5.6.1.4.- Secador de túnel.- Este es un equipo piloto ubicado en el laboratorio de
operaciones unitarias, utilizado para las experiencias en clases de la facultad.
Los secadores industriales de túnel se caracterizan por la gran longitud dentro de la
cámara de secado. Están provistos por unos rieles donde se colocan bandejas con el
material a secar. El flujo de aire de estos secadores puede ser en corrientes paralelas, o
en contra corriente o formando ángulos rectos con el camino que corren las bandejas.
Esta operación de secado es de tipo continuo. Normalmente utilizados para secar:
cerámicas, ladrillos, y otros materiales que deben secarse lentamente y en grandes
cantidades como en algunos materiales orgánicos y de alimentos.
5.7.- Pruebas exploratorias
Estas pruebas se realizaron de ajustando temperatura, flujo de aire, varias formas de
troceado de la materia prima obteniendo lo siguiente.
5.7.1 Variación del producto con respecto a la temperatura.a)
Con alta temperatura: Al secar a una temperatura de 80 ºC se logró la
disminución del tiempo de secado de forma considerable, favorable para
un proceso industrial, pero el producto se tostó. Por lo que se perdió
perdidas de las características organolépticas de la cebolla, el producto se
encontró agridulce y quebradizo.
b) Con baja temperatura: Al realizar el secado con una temperatura de 60 ºC
se obtuvo un producto seco poco homogéneo, es decir que en este caso la
35
materia prima no liberó la humedad necesaria para obtener el producto que
requerimos, y hubo un aumento considerable en el tiempo de secado.
5.7.2 Variación de calidad con respecto al corte de la materia prima.a) Corte en el sentido de la fibra: Para lograr este corte se utilizó el
rebanador que solo se pudo obtener rodajas de hasta 4 mm, que prima de
esta manera se produjo un secado pobre, el producto perdió poca humedad
y el tiempo de secado fue excesivamente largo, al realizar este corte,
quedaron células integras por lo que la humedad no logró escapar con
facilidad, pues tenia que atravesar las paredes celulares de varias células,
este fenómeno afectó directamente al tiempo de secado.
b) Corte en sentido contrario a la fibra: Al realizar este corte se lograron
resultados similares, con la diferencia que se logro extraer un poco mas de
humedad por que al cortar en este sentido las células fueron cortadas en su
totalidad, sin embargo por ser de un grueso mayor a 4mm no seco en su
totalidad.
c) Corte con el picador de hortalizas: este equipo resulto se de mayor
utilidad puesto que al picar las cebollas se logro obtener pequeños cubos
minúsculos creando una pasta homogénea, esto favoreció mucho el secado
en tiempo y en la calidad del producto. La cebolla picada desprendió
mucha humedad tanto antes como en la operación de operación propia de
secado.
36
CAPÍTULO VI
Pruebas finales: Ejecución
6.1
Clasificación
Fueron escogidas la cebollas siguiendo la norma INEN 1746 de la que se hizo
referencia en el Capítulo V, como la materia prima fue adquirida en un supermercado,
y en estos establecimientos se realiza una previa selección y limpieza del producto
antes de ser puesto a la venta.
Como se expreso anteriormente, los bulbos afectados con enfermedades o en mal
estado no deben ser utilizados.
6.2
Lavado
Esta operación solo se la realiza para poder limpiar algo de impurezas que pudieran
aun permanecer en la materia prima, y puedan afectar al producto final.
El lavado se lo realiza en el lavadero, bajo un chorro de agua frotando la cebolla
manualmente y removiendo impurezas así sean mínimas, hasta que el producto este
limpio, lo que se consigue con algunos enjuagues.
6.3
Troceado
Se procede al troceado, el mismo que se realiza para poder romper las paredes
celulares de la cebolla y esta manera liberar la mayor humedad posible en el momento
de empezar el proceso de secado, además se realiza este troceado para extender la
superficie de secado y que el secado sea uniforme a lo largo de toda la bandeja.
Para este proceso se empleó el triturador, el aparato utilizado es de ”uso casero, el cual
esta provisto de dos cuchillas de acero inoxidable que dan vueltas dentro de una
cámara de plástico, que a su vez se mueven por la potencia de un motor conectado a la
corriente eléctrica”. De esta manera obtuvimos un producto casi uniforme y de tamaño
aproximado a 1mm. de espesor, que nos proporcionó una excelente transferencia de
calor y masa ideal para el proceso de secado.
37
6.4
Deshidratación en el secador eléctrico (estufa).
Para secar en la estufa realizamos los siguientes pasos:
1.- Procedimos a forrar la bandeja con papel aluminio ya que son bandejas agujereadas
y la materia prima contiene gran cantidad de líquido.
2.- Pesamos la bandeja.
3.- Esparcimos la muestra húmeda previamente picada sobre la bandeja de manera
uniforme para obtener un buen secado. Medimos el espesor de la muestra esparcida y
el área de la bandeja.
4.- Llevamos la bandeja hasta la estufa que es previamente calentadaa 70° C, abrimos
la puerta e introducimos la bandeja en la estufa, luego cerramos la puerta.
5.- Iniciamos la medición del tiempo de secado.
6.- Sacamos la bandeja de la estufa, utilizando guantes, para el calor y para evitar la
manipulación de la bandeja con la mano porque secretan grasa y eso va a interferir en
el momento de pesar la bandeja y afecta a todo la operación de secado.
7.- Se registro la lectura cada 15 minutos de la perdida de peso o pérdida de humedad
leída en la balanza.
8.- Finalizamos esta práctica en la estufa cuando obtuvimos 3 lecturas de la perdida de
humedad iguales.
9.- Dejamos la bandeja para que pierda calor para poder retirar el producto final.
10.- Apagamos la estufa.
6.5
Deshidratación en el secador de túnel.-
El secador de túnel consiste esencialmente de una cámara aislada que contiene un
ventilador para circular aire, el cual puede ser regulado en r.p.m. por medio de una
banda.
Sistema de calentamiento: Vapor de agua a través de un radiador conteniendo 22 tubos
de cobre de 3/8 in de diámetro. El vapor calienta el aire atmosférico que es introducido
en la cabina por medio de un ventilador.
38
SECADOR DE TUNEL LABORATORIO DE OPERACIONE UNITARIAS
Entrada y Salida del Producto
Ventilador
Túnel de Secado
Salida de Aire
Balanza
Bandeja de secado agujereada
39
Radiador
SERIE: 25
TYPE: N
Buffalo Forge Company.
Buffalo, New York, U.S.A.
MOTOR DEL VENTILADOR: Warner. France 4G56 - MODEL g56–1000-02
½ HP - 1725 r.p.m. - 60 CV
1 HP - 115 / 230 V
7.4 / 3.7 AMP - CODE: L
CONT. RATING 55C
SERVICE FACTOR 40C MOTORS
CALDERO
ACCESORIOS
TACÓMETRO Provator Germany.
PSICRÓMETRO Taylor Instruments Company. Rochester, N.Y., U.S.A.
TERMÓMETROS 0º a 100º C Fisher Brand, U. S. A.
ANEMÓMETRO Taylor. Rochester, N.Y. U.S.A.
CRONÓMETRO.
Para secar en el secador de túnel se siguieron los siguientes pasos:
1.- Procedimos a forrar la bandeja con papel aluminio ya que son bandejas agujereadas
y la materia prima contiene gran cantidad de líquido.
2.- Esparcimos la muestra húmeda previamente picada sobre la bandeja de manera
uniforme para obtener un buen secado. Medimos el espesor de la muestra y el área de
secado.
3.- Encendimos el motor del ventilador para dar paso al flujo de aire que permitira la
transferencia de calor y masa.
4.- Llevar la bandeja a la cámara del secador y cerrar dicha cámara.
5.- Calibrar la balanza de tal manera que el fiel marque exactamente el 0.
6.- Dar paso al vapor.
7.- Desde el instante en que se da paso al vapor, medir el tiempo de secado.
8.- Registrar la lectura cada 15 minutos de lo siguiente:
( Ver tabla de datos en capitulo 8)
40
a.
de peso o de humedad que registra la balanza.
b.
Temperatura del bulbo seco y bulbo húmedo a la entrada y salida del secador.
c.
Medir el área de flujo del aire.
d.
Medir la velocidad del aire.
e.
Dar por finalizado el proceso de secado cuando por lo menos 3 lecturas de
perdida de humedad sean iguales.
f.
Suspender la alimentación de vapor.
g.
Poner fuera de funcionamiento el ventilador.
h.
Retirar la muestra seca.
(Ver curvas de sacado en capitulo 8)
6.6
Envasado
Una vez obtenido la cebolla deshidratada, fue necesario empacarlo inmediatamente en
fundas plásticas, para evitar la absorción de humedad.
Se hicieron varias pruebas para observar el desarrollo de mohos y levaduras. En el
prime caso el producto no fue envasado inmediatamente y absorbió humedad, por lo
que en el segundo caso el producto fue envasado inmediatamente y no se registro una
absorción de la humedad.
Cebolla deshidratada a 80 °C.
Cebolla deshidratada a 70 ° C
41
CAPÍTULO VII
Control de Calidad
7.1
Generalidades
Control de calidad, proceso seguido por una empresa de negocios para asegurarse de
que sus productos o servicios cumplen con los requisitos mínimos de calidad,
establecidos por la propia empresa. Con la política de Gestión (o administración) de
Calidad Óptima (GCO) toda la organización y actividad de la empresa está sometida a
un estricto control de calidad, ya sea de los procesos productivos como de los
productos finales.
En el caso de producción de productos alimenticios, la GCO implica que tanto el
diseño, como la producción y la venta, la calidad de los materiales utilizados y los
procesos seguidos se ajustan a unos patrones de calidad establecidos con antelación, en
el Capítulo V.
7.2
En la caracterización de la materia prima
Los análisis fueron realizados en el Instituto de Investigaciones Tecnológicas, en el
Laboratorio de Alimentos, dando resultados como se describe en la tabla siguiente:
Tabla 7.1
ENSAYO
UNIDADES VALORES
CONDICIONES
AMBIENTALES
HUMEDAD
g / 100 g
90.38
25 ºC
PROTEINAS
g / 100 g
7.26
25 ºC
GRASAS
g / 100 g
0.05
25 ºC
g / 100 g
2.09
25 ºC
g / 100 g
0.28
25 ºC
CARBOHIDRATOS
TOTALES
CENIZAS
Fuente: Instituto de Investigaciones Tecnológicas (anexo 4)
42
MÉTODO
Balanza de
aire caliente
Kjeldahl
Extracción
por Soxlet
Por
diferencia
Gravimétrico
7.3
En la materia prima
Se realizaron los anales de Humedad, grasas, carbohidratos y cenizas dando las
siguientes resultados:
Tabla 7.2
ENSAYO
UNIDADES VALORES
CONDICIONES
AMBIENTALES
CLASIFICACIÓN
mm
80
70- 90
HUMEDAD
g / 100 g
92.38
25 ºC
PROTEINAS
g / 100 g
6.85
25 ºC
GRASAS
g / 100 g
0.04
25 ºC
g / 100 g
2.09
25 ºC
g / 100 g
0.32
25 ºC
CARBOHIDRATOS
TOTALES
CENIZAS
MÉTODO
Paso por
orificio
Balanza de
aire caliente
Kjeldahl
Extracción
por Soxlet
Por
diferencia
Gravimétrico
Fuente: Daniel Sánchez & Sergio Cabrera.
7.4
En el producto terminado
Se realizaron pruebas de microbiología basados en las técnicas de las normas INEN
0386-98, determinación de Coniformes totales y aerobios totales, requisitos para
cualquier producto alimenticio.
Tabla 7.3
ENSAYO
UNIDADES VALORES
VALORES
PERMISIBLES
MÉTODO
GERMENES TOTALES
g
90.38
Menor a 100000
NMP
COLIFORMES TOTALES
g
7.26
Menores a 1000
NMP
MOHOS Y LEVADURAS
g
0.05
Menores a 1000
NMP
HUMEDAD
g / 100 g
7.98
Menor a 10
Fuente: Daniel Sánchez & Sergio Cabrera
43
Por
diferencia
7.4.1 Pruebas organolépticas
Se describe en la tabla siguiente los resultados de las experiencias al realizarse los
respectivos análisis sensoriales
Tabla 7.4
MUESTRA
TEMP.
COLOR
TEXTURA
SABOR
OLOR
1
60 º C
Blanco amarillo
Quebradiza
Característico
Característico
2
70 º C
Amarillo pardo
Quebradiza
Característico
Característico
3
80 º C
Café oscuro
Quebradiza
Característico
Característico
Fuente: Daniel Sánchez & Sergio Cabrera
44
CAPÍTULO VIII
Resultados y sus Análisis
8.1
Resultados de los procesos de secado
Determinación de la velocidad de secado
EXPERIENCIA 1
Para esta experiencia se fijaron los siguientes parámetros:
Cebolla troceada en el picador de hortalizas
Temperatura de bulbo seco (ambiente):
28 ºC
Temperatura de bulbo húmedo (ambiente):
24 ºC
Humedad relativa:
78 %
Velocidad del aire:
27.06 m/s
Diámetro de salida del aire del secador:
15 cm.
Temperatura de secado promedio:
60.4 ºC
Peso inicial de la muestra humedad:
0.300 Kg.
Peso final de la muestra seca
0.0326 Kg.
Perdida total de humedad:
0.2674 Kg H2O
Porcentaje de humedad inicial (base húmeda):
90.0 %
Porcentaje de humedad final (base húmeda):
7.98 %
Humedad crítica:
0.438 Kg H2O/Kg SS
Velocidad de secado en el periodo constante:
0.238 Kg H2O/Kg SS
Flujo volumétrico de aire:
1732 m3/H
Tiempo total de secado:
3.25 Horas
Espesor de la muestra:
2 cm
Área de secado
0.061 m2
Presión de trabajo, en el manómetro del secador:
3.8 psi
Peso del condensado
26.2 kg/hr
45
Tabla 8,1 Datos experimentales
Tiempo
Perdida de
Humedad
Perdida de
Humedad
Temperatura Aire Entrada
Min
Lbs H20
Kg H20
0
0,000
0,000
54,0
32,5
49,0
31,0
Tbs
o
C
Tbh oC
Temperatura Aire Salida
Tbs
o
C
Tbh
o
15
0,195
0,089
62,0
33,5
56,0
31,0
30
0,334
0,152
62,5
34,0
56,5
31,5
45
0,430
0,195
59,5
34,0
56,0
32,0
60
0,490
0,222
61,0
33,5
57,0
31,0
75
0,524
0,238
61,0
34,0
57,0
31,0
90
0,548
0,248
62,0
34,0
57,0
31,0
105
0,562
0,255
61,5
34,0
57,0
31,0
120
0,571
0,259
60,5
34,2
56,5
31,0
135
0,578
0,262
60,0
34,5
56,0
31,0
150
0,583
0,264
61,0
34,0
57,0
31,0
165
0,586
0,266
60,0
34,0
57,0
31,5
180
0,588
0,267
60,0
33,0
57,0
31,0
195
0,590
0,267
60,5
33,0
58,0
31,0
0,590
0,267
60,5
33,0
58,0
31,0
Tmedia
60,4
33,7
56,2
31,1
210
C
Tabla 8,2: Peso de la muestra humeda y seca
Unidades
g
Kg
B + SH
B + SS
Bandeja
SH
SS
Agua Evap
773
505,6
473
300
32,6
267,40
0,773
0,506
0,473
0,300
0,033
0,267
hum inic 90 %
hum final 7.98 %
Nomenclatura:
B : Bandeja.
SH : Sólido húmedo.
S.S : Sólido.
46
Tabla 8,3 Tabla de resultados experimentales
Tiempo
Humedad Total
Contenido de
humedad
Velocidad de
Secado
hr
KgH2O
Kg H2O/Kg SS
KgH2O/Hr.m2
0,00
0,2700
9,000
5,839
0,25
0,1815
6,050
4,157
0,50
0,1185
3,950
2,860
0,75
0,0752
2,505
1,791
1,00
0,0480
1,600
1,039
1,25
0,0323
1,075
0,703
1,50
0,0216
0,720
0,426
1,75
0,0152
0,505
0,267
2,00
0,0111
0,370
0,208
2,25
0,0080
0,265
0,158
2,50
0,0056
0,185
0,099
2,75
0,0041
0,135
0,059
3,00
0,0032
0,105
0,036
3,25
0,0026
0,087
0,000
3,50
0,0026
0,087
0,000
47
GRÁFICO 8.1
VELOCIDAD DE SECADO vs CONTENIDO DE HUMEDAD
6.000
5.500
Velocidad de Secado ( Kg H2O/hr m2 )
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
Contenido de humedad (Kg H2O/Kg SS)
48
7.000
8.000
9.000
10.000
GRÁFICO 8.2
CURVA DE PERDIDA DE HUMEDAD vs TIEMPO
9.500
9.000
8.500
8.000
Perdida de humedad ( Kg H2O/ Kg SS)
7.500
7.000
6.500
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
Tiempo ( hr )
49
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
GRÁFICO 8.3
CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO
6.000
5.500
5.000
Velocidad de Secado ( Kg H2O/hr m2)
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
Tiempo ( hr )
50
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
GRÁFICO 8.4
CURVA DE HUMEDAD TOTAL vs TIEMPO
0.3000
0.2750
0.2500
Humedad total Kg de H2O
0.2250
0.2000
0.1750
0.1500
0.1250
0.1000
0.0750
0.0500
0.0250
0.0000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
Tiempo (hr)
51
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
EXPERIENCIA 2
Para esta experiencia se fijaron los siguientes parámetros:
Cebolla troceada en el picador de hortalizas
Temperatura de bulbo seco (ambiente):
28 ºC
Temperatura de bulbo húmedo (ambiente):
24 ºC
Humedad relativa:
78 %
Velocidad del aire:
27.06 m/s
Diámetro de salida del aire del secador:
15 cm.
Temperatura de secado promedio:
70.7 ºC
Peso inicial de la muestra humedad:
0.300 Kg.
Peso final de la muestra seca
0.032 Kg.
Perdida total de humedad:
0.268 Kg H2O
Porcentaje de humedad inicial (base húmeda):
90.0 %
Porcentaje de humedad final (base húmeda):
6.25 %
Humedad crítica:
0.477 Kg H2O/Kg SS
Velocidad de secado en el periodo constante:
0.276 Kg H2O/Kg SS
Flujo volumétrico de aire:
1732 m3/H
Tiempo total de secado:
2.75 Horas
Área de secado
0.061 m2
Espesor de la muestra:
2 cm
Presión de trabajo en el manómetro del secador:
5.0 psi
Peso del condensado
32.0 kg/hr
52
Tabla 8,4 : datos experimentales
Perdida de
Perdida de
Humedad
Humedad
Tiempo
Temperatura Aire Entrada
Tbs
o
C
Tbh oC
Temperatura Aire Salida
Tbs
o
C
Tbh
o
Min
Lbs H20
Kg H20
0
0,000
0,000
61,0
32,0
57,0
31,0
15
0,216
0,098
68,5
36,0
64,0
33,0
30
0,379
0,172
70,0
35,5
66,5
32,0
45
0,454
0,206
70,5
36,0
66,0
32,5
60
0,516
0,234
71,0
36,0
67,0
33,5
75
0,540
0,245
71,0
36,0
67,5
33,0
90
0,560
0,254
70,5
36,0
67,0
32,5
105
0,569
0,258
70,5
36,5
67,5
32,9
120
0,578
0,262
70,0
36,5
68,0
33,0
135
0,584
0,265
70,0
36,5
68,0
33,5
150
0,589
0,267
70,0
36,0
68,0
33,5
165
0,591
0,268
70,0
36,0
67,5
33,5
180
0,591
0,268
60,0
36,0
67,5
34,0
Tmedia
68,7
35,8
66,3
32,9
C
Tabla 8,5 perso de la muestra húmeda y seca
Unidades
B + SH
B + SS
Bandeja
SH
SS
Agua Evap
773
505
473
300
32,00
268,00
0,773
0,505
0,473
0,300
0,032
0,2680
g
Kg
hum inic 90 %
hum final 6,25 %
Nomenclatura:
B : Bandeja.
SH : Sólido húmedo.
S.S : Sólido.
53
Tabla 8,6 Tabla de resultados experimentales
Tiempo
Humedad Total
Contenido de humedad
Velocidad de Secado
hr
KgH2O
Kg H2O/Kg SS
KgH2O/Hr.m2
0,270
9,000
6,465
0,172
5,734
4,885
0,098
3,266
2,269
0,064
2,120
1,790
0,036
1,216
0,779
0,025
0,822
0,546
0,016
0,546
0,274
0,012
0,408
0,277
0,008
0,268
0,202
0,005
0,166
0,131
0,003
0,100
0,065
0,002
0,067
0,000
0,002
0,067
0,000
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
3,00
54
GRAFICO Nº 8.5
VELOCIDAD DE SECADO vs CONTENIDO DE HUMEDAD
6.500
6.000
5.500
Velocidad de Secado (Kg H2O/hr m2)
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
Contenido de humedad Kg H2O/Kg SS
55
7.000
8.000
9.000
10.000
GRÁFICO 8.6
CURVA DE PÉRDIDA DE HUMEDAD vs TIEMPO
9.500
9.000
8.500
8.000
Pérdidad de humedad ( Kg H2O/Kg SS )
7.500
7.000
6.500
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
Tiempo (hr)
56
2.50
3.00
3.50
GRÁFICO 8.7
CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO
6.000
5.500
5.000
Velocidad de Secado ( Kg H2O/hr m2 )
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
Tiempo (hr)
57
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
GRÁFICO 8.8
CURVA DE HUMEDAD TOTAL vs TIEMPO
0.300
0.275
0.250
Humedad Total ( Kg H2O )
0.225
0.200
0.175
0.150
0.125
0.100
0.075
0.050
0.025
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
Tiempo (hr)
58
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
EXPERIENCIA 3
Para esta experiencia se fijaron los siguientes parámetros:
Cebolla troceada en el picador de hortalizas
Temperatura de bulbo seco (ambiente):
28 ºC
Temperatura de bulbo húmedo (ambiente):
24 ºC
Humedad relativa:
78 %
Velocidad del aire:
25.56 m/s
Diámetro de salida del aire del secador:
15 cm.
Temperatura de secado promedio:
80 ºC
Peso inicial de la muestra humedad:
0.300 Kg.
Peso final de la muestra seca
0.0317 Kg.
Perdida total de humedad:
0.2683 Kg H2O
Porcentaje de humedad inicial (base húmeda):
90.0 %
Porcentaje de humedad final (base húmeda):
5.36 %
Humedad crítica:
0.717 Kg H2O/Kg SS
Velocidad de secado en el periodo constante:
0.594 Kg H2O/Kg SS
Flujo volumétrico de aire:
1414.42 m3/H
Tiempo total de secado:
2.25 Horas
Área de secado
0.061 m2
Espesor de la muestra:
2 cm
Presión de trabajo en el manómetro del secador:
7.5 psi
Peso del condensado
37.8 kg/hr
59
Tabla 8,7 Datos experimentales
Perdida de
Perdida de
Humedad
Humedad
Tiempo
Temperatura Aire Entrada
Tbs
o
C
Tbh oC
Temperatura Aire Salida
Tbs
o
C
Tbh
o
Min
Lbs H20
Kg H20
0
0,000
0,000
77,0
29,0
71,0
28,0
15
0,225
0,102
79,5
42,0
71,0
35,0
30
0,399
0,181
80,0
41,0
74,0
35,0
45
0,490
0,222
81,0
42,0
75,0
35,5
60
0,536
0,243
80,0
41,0
74,0
35,0
75
0,560
0,254
80,5
41,0
74,5
35,0
90
0,576
0,261
80,0
41,0
74,5
34,5
105
0,584
0,265
80,5
42,0
75,0
34,0
120
0,589
0,267
81,0
41,0
75,0
34,5
135
0,592
0,268
80,0
42,0
75,0
34,5
150
0,592
0,268
80,0
42,0
75,0
34,5
Tmedia
80,0
40,4
74,0
34,1
C
Tabla 8.8 Peso de la muestra humeda y seca
Unidades
B + SH
B + SS
Bandeja
SH
SS
Agua Evap
773
504,7
473
300
31,700
268,30
0,773
0,505
0,473
0,300
0,03170
0,2683
g
Kg
hum inic 90 %
hum final 5,36 %
Nomenclatura:
B : Bandeja.
SH : Sólido húmedo.
S.S : Sólido.
60
Tabla 8.9 Tabla de resultados experimentales
Tiempo
Humedad Total
Contenido de humedad
Velocidad de Secado
H
KgH2O
Kg H2O/Kg SS
KgH2O/Hr.m2
0,2700
9,000
6,730
0,1680
5,600
5,212
0,0890
2,967
2,705
0,0480
1,600
1,386
0,0270
0,900
0,726
0,0160
0,533
0,462
0,0090
0,300
0,264
0,0050
0,167
0,132
0,0030
0,100
0,086
0,0017
0,057
0,000
0,0017
0,057
0,000
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
61
GRÁFICO 8.9
VELOCIDAD DE SECADO vs CONTENIDO DE HUMEDAD
7.000
6.500
6.000
Velocidad de Secado ( Kg H2O/hr m2 )
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
Contenido de Humedad Kg H2O/Kg SS
62
7.000
8.000
9.000
10.000
GRÁFICO 8.10
CURVA DE CONTENIDO DE HUMEDAD vs TIEMPO
9.500
9.000
8.500
8.000
Contenido de Humedad (Kg H2O/Kg SS)
7.500
7.000
6.500
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
Tiempo (hr)
63
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
GRÁFICO 8.11
CURVA VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO
7.000
6.500
6.000
Velocidad de Secado ( Kg H2O/hr m2 )
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
-0.500
Tiempo (hr)
64
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
GRÁFICO 8.12
CURVA DE HUMEDAD TOTAL VS TIEMPO
0.300
0.275
0.250
0.225
Humedad Total Kg H2O
0.200
0.175
0.150
0.125
0.100
0.075
0.050
0.025
0.000
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
Tiempo (hr)
65
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
GRÁFICO 8.13
CURVAS DE SECADO CORRESPONDIENTES A 60, 70 Y 80 °C
100.00
90.00
80.00
70.00
% humedad
60.00
60 °C
70 °C
80 °C
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
Tiempo hr
66
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
8.2
Efecto de la temperatura sobre la materia prima
Cuando se realizaron las pruebas
Las temperaturas a las que se sometió la cebolla, lograron el efecto esperado; es decir
se deshidrató, provocando la transferencia de masa deseada, reduciendo la humedad
del producto hasta un valor menor al ocho por ciento en todos los casos.
8.2.1 Secado a 60º C
Al emplear esta temperatura, la cebolla secó en tiempo total de tres horas y quince
minutos, dejándola de un color blanco amarillento que es el color característico de la
cebolla deshidratada. La textura indica que el rompimiento de las paredes celulares fue
lento produciendo la transferencia de agua de manera constante por un periodo largo de
una hora y quince minutos. El período decreciente se realizo muy rápido, efecto
producido una vez rotas las paredes celulares, pues se trata de un cuerpo que en su
mayor composición es de agua. (ver grafico 8.3)
8.2.2 Secado a 70º C
Al secar a esta temperatura, la cebolla deshidrato en menor tiempo (dos horas y media)
dejándola de un color blanco amarillento que es el color característico de la cebolla
deshidratada, las paredes celulares fueron rotas de manera rápida en un tiempo de
quince minutos, provocando un periodo de secado constante corto; produciéndose la
deshidratación de manera decreciente no uniforme, en un tiempo de una hora y media.
(ver grafico 8.7)
8.2.2 Secado a 80º C
Cuando se desarrollo el secado a esta temperatura, como era de esperarse, se tardo
menos tiempo desarrollándose el proceso en dos horas y quince minutos, esta
temperatura no es adecuada para deshidratar ningún alimento, ya que se descomponen
sus propiedades nutritivas.
El producto deshidratado se presento de color café oscuro, indicando que se quemo,
dando una presentación desagradable comparada con la del producto obtenido a 70º C.
67
Al deshidratarse a una temperatura superior a la recomendada por la literatura, se
consiguió no solo eliminar agua si no también las características del producto.
(ver grafico 8.11)
68
CAPITULO IX
Control del Proceso por Equipos.
9.1 Balance de energía y materia
Tradicionalmente, las operaciones de la industria química y alimentaria se basaban en
una simple modificación o en un aumento de las dimensiones de los aparatos utilizados
por los investigadores en los laboratorios. En la actualidad, todo proceso fisico y
químico se estudia cuidadosamente en el laboratorio antes de convertirse en un proceso
industrial y se desarrolla gradualmente en instalaciones piloto, no implantándose a gran
escala hasta que no queda demostrada su rentabilidad.
La transición desde el laboratorio hasta la fábrica es la base de la industria, que reúne
en un solo proceso continuo llamado cadena o línea de producción las operaciones
unitarias que en el laboratorio se efectúan de forma independiente. Estas operaciones
unitarias son las mismas sea cual fuere la naturaleza específica del material que se
procesa. Algunos ejemplos de estas operaciones unitarias son el secado y la
deshidratación de las materias sólidas húmedas, el transporte de fluidos, la destilación
de las mezclas de líquidos, la filtración, la sedimentación, la cristalización de los
productos y la extracción de materiales.
El cálculo de un proceso industrial lleva consigo tres factores de consideración que,
aunque relacionados entre sí, dependen de principios técnicos completamente
diferentes. El primer factor se encuentra en la preparación de los balances de materia y
energía del proceso. El segundo es la determinación de las características específicas
de las instalaciones necesarias para cumplir su función. El tercero incluye los de la
selección de aparatos y materiales, y la integración de los diferentes medios dentro de
un plan coordinado.
Estos tres factores pueden designarse como problemas de proceso, operaciones básicas
y problemas de cálculo de planta, respectivamente. Los problemas de proceso son en
su mayoría químicos, las operaciones básicas son principalmente de tipo físico y los
problemas de cálculo de planta son en gran parte mecánicos. En el diseño de un
69
proceso industrial estos problemas no se pueden separar y tratar cada uno
individualmente sin considerar los otros.
Para esta tesis se desarrollaron los problemas de proceso es decir los balances de
materia y energía, las operaciones básicas que para la deshidratación de la cebolla se
requiere únicamente del secado o deshidratado, y el tercero el diseño del proceso
industrial que ya fue detallado en el capítulo cuarto.
9.1.1 BALANCE DE ENERGÍA.En el balance desarrollado se tomó en cuenta las energías de transferencia de calor por
parte del secador del laboratorio de operaciones unitarias del cual se detallaron sus
características en el capítulo VI.
Los resultados de este balance para la deshidratación de la cebolla en las pruebas
finales de ejecución fueron las siguientes
Calor cedido por el vapor: 17056 Kcal/h
Calor ganado por el aire: 13740 Kcal/h
Eficiencia del calentador: 73.65 %
Véase el apéndice A
70
9.1.2 BALANCE DE MATERIA.
a. - Cantidad de muestra seca:
Es el producto final obtenido luego del proceso de secado ( deshidratación de la
MH = 300 * 10-3
cebolla, es obtenido en la experiencia.
b. – Humedad total inicial:
La humedad inicial, es la diferencia entre la masa del material húmedo y la masa del
material seco, se la representa en Kg de H2O
Ho = MH – MS
c. - Humedad total:
Es la humedad total que se encuentra en el producto ( material prima ) antes de iniciar
el secado.
HT = Ho – PH
d. – Contenido de humedad (base seca):
Xo = HT / MS
e. - Contenido medio de humedad.
x med. = (Xo - X1) / 2
f. - Velocidad de secado.
W = S dx /A dt
En donde:
S
Muestra seca
A
Superficie de secado
dx
Diferencial de humedad
dt
Diferencial de tiempo
g. - Humedad de equilibrio.
x* = 0.087 Kg H2O/Kg MS
y* = x* / (1 + x*) * 100
71
9.2
Recomendaciones para la selección del equipo a diseñar.
AL realizar la práctica en el laboratorio de operaciones unitarias pudimos definir que el
secador a diseñar debía de ser de gran capacidad por motivo de que la cebolla contiene
un gran porcentaje de humedad y al empezar al secar vamos a obtener poco producto
terminado.
Se debe diseñar un secador de fácil operación y que no ocupe muchas horas hombre
porque de esta manera reducimos costos y así podremos mejorar la productividad de la
planta.
Se debe diseñar con el criterio de reducir espacio, porque por lo general las plantas
tienden a crecer y en ocaciones se diseña sin pensar en esto, y esto traerá problemas
posteriores.
El diseño deberá ser realizado con criterios de sobredimensionamiento para poder tener
un margen de seguridad al diseñar.
72
9.3 Descripción del equipo.
El secador que se utilizara para el secado de la cebolla será del Tipo Túnel
Semicontinuo la temperatura de operación estándar es de 70°C, las dimensiones del
secador son 6.5 mts de largo, 1.8 mts de ancho y 2.2 mts de alto. Los sólidos que se
van a procesar se colocaran carretillas con intervalos de 2.40 horas tiempo en cual se
ira introduciendo otra carretilla hasta completar la capacidad total de secador que es de
5 carretillas (1045.94 Kg de producto). Las dimensiones de cada carretilla son: 1.85
mts de altura, 1.25 mts de largo y 1.1 mts de ancho.
Cada carretilla esta cargada con 36 bandejas que tienen las siguientes dimensiones: 0.9
m x 0.55 m y 0.045 m, las cuales están colocadas en dos hileras de 18 con un espacio
entre ellas de 5.5 cm, el peso individual cargado de cada bandeja es: material húmedo
13.81 Kg y del material seco: 5.81 Kg, pesando asi cada carretilla Material húmedo:
497.18 Kg y en material seco: 209 Kg. El tiempo de retención o de secado de cada
carretilla es de 12 horas, tiempo en el cual una de las carretillas se extrae por el
extremo de descarga, al mismo tiempo que se introduce otra por el extremo de
admisión. Las carretillas se desplazan sobre rieles, siendo transportadas por medio de
propulsores conectados a la base de cada carretilla.
La circulación del aire se realiza en contracorriente, pudiendo también operar en
corriente paralela. Una de las ventajas de este tipo de secadores es la flexibilidad que
nos permite en cuanto a la combinación de corrientes de aire y sobre todo en cuanto a
escalonamiento de temperaturas la cual nos será de utilidad para el prolongado periodo
de tiempo de residencia del material en el secador: La experiencia ha demostrado que
el sistema de tres etapas es el más conveniente donde se opera a tres temperaturas: 80
°C durante un breve tiempo, a 60 °C hasta alcanzar el periodo critico y después a 53 °C
hasta alcanzar la humedad deseada. Se necesitaran Dos hombres-hr para descargar y
cargar una carretilla, además de un tercio de tiempo de un hombre para supervisar el
secador durante el periodo de secado.
73
9.4 Datos en los que se basa el diseño.
a) Caracteríscas físicas en húmedo
Material: Cebolla picada o triturada.
Toxicidad: ninguna.
Corrosividad: media.
Tamaño de la partícula: > 5 mm. Aprox.
Abrasividad: ninguna.
b) Características de secado del material
Contenido de humedad inicial: 90 %
Contenido de humedad en equilibrio: 6.25 %
Temperatura permisible: 70 °C
c) Flujo de material que entra y sale del secador
Proceso anterior al secado: troceado o triturado.
Proceso posterior al secado: molienda o envasado.
Material que ingresa: 497.18 Kg
Material que sale: 209 Kg
d) Cualidades del producto
Contracción: si.
Descomposición del producto: solo a temperaturas mayores a 75 °C
Secado excesivo: pardeamiento del material.
Estado de subdivisión: homogéneo.
Temperatura del producto al salir del secador: 55°C
Densidad del material secado: 0.4 Kg/m3.
74
e) Problemas de contaminación
Ninguno, material fácil de controlar y manipular.
Fuente: Manual del Ingeniero Químico. Perry , séptima edición, Tomo II Cáp. 12 Pág.
45-47.
75
9.5 Descripción del método para el cálculo del secador.
Para los cálculos de diseño del secador de túnel hemos aplicado la teoría de desecación
para secadores de bandejas (la cual también es útil en secadores de túnel) en la que se
nos indica que el ciclo de desecación consiste en un periodo de intensidad constante y
otro de intensidad decreciente. Por consiguiente la velocidad, la temperatura y la
humedad del aire se regularan durante el periodo de intensidad constante y en el de
intensidad decreciente dependerá principalmente de la profundidad del material y de su
estructura.
Con los datos obtenidos del secador de túnel del Instituto de Operaciones Unitarias
sobre la intensidad de desecación de nuestra materia prima (cebolla), son suficientes
para iniciar el diseño de nuestro secador aplicando el concepto de la Longitud de una
unidad de transferencia, Esto podemos realizarlo ya que conocemos la temperatura del
material y la del aire durante todo el ciclo de la desecación, con lo cual evaluamos la
fuerza impulsora media de la temperatura (Δt)m de la ecuación 1 que define el número
de unidades de transferencia, Nt. Una vez valuado Nt y conociendo la longitud de una
unidad de transferencia Lt, calculamos la longitud del túnel L. Lt es función del
coeficiente de transmisión de calor, del flujo de aire y de la superficie de desecación
(ecuación 2). Asumiendo que la circulación del aire es paralela a la superficie plana, o
sea, a lo largo de ésta prescindiendo de los efectos de radiación y conducción, Lt lo da
la Fórmula:
Lt = 14.5 b G0.2
En la cual G = flujo de aire, kg de aire seco/hr m2 y b = espacio entre las bandejas,
metros. Para una mejor distribución y paso del aire la distancia entre bandejas que
hemos adoptado es 55 mm (la mínima es 38 mm).
El valor de Nt dependerá del grado en que se produce la desecación en el periodo de
intensidad constante. Para el periodo de intensidad constante
(Nt)c = ln (t1 – twc)
(tc – twc)
76
En la cual (Nt)c = numero de unidades de transferencia en el periodo de intensidad
constante; t1 temperatura de aire al penetrar la zona de intensidad constante, en °C;
twc = temperatura de ampolla húmeda del aire al penetrar en la zona de intensidad
constante, °C; y tc = temperatura del aire para el contenido de humedad crítico, °C.
Para el periodo de intensidad decreciente,
(Nt) d = (tc – t2)
(Δt)m
En la cual (Nt) d = numero de unidades de transferencia en el periodo de intensidad
decreciente: t2 = temperatura reducida del aire debida solamente a la desecación , °C.;
(Δt)m = diferencia media de temperatura entre (tc – twc) y (t2 – ts), °C.; ts ó TMS =
temperatura del material en la descarga, °C. El número total de unidades de
transferencia necesarias será la suma de las que se requieran en las dos zonas, y la
longitud del túnel que se precisa para realizar la desecación se expresa por la ecuación
siguiente:
L = 14.5 b G0.2 * ln (t1 – twc) + (tc – t2)
(Δt)m
(tc – twc)
Esta ecuación es la que se aplica a túneles de circulación paralela, si es de circulación a
contracorriente se cambia el signo positivo a negativo.
Nota: Información obtenida del manual del Ingeniero Químico de Perry, 3era edición Sec. 13 tomo 1
77
9.5.1 Ecuaciones de Diseño.
Las ecuaciones utilizadas para el diseño del secador fueron las siguientes:
1.- Calor suministrado para evaporar la humedad.
Qg = m*Cp*((TMS-TME)+m*(XI-XF)*λ
2.- Cantidad de aire para eliminar la humedad
Cs= (1+1,87*H1)/4,186
Donde:
Cs : calor humedo Kj/KgºK
1 : calor especifico del aire seco. Kj/kgºK
1.87: calor especifico del vapor de agua Kj/KgºK.
H : humedad absoluta del aire en Kg/Kj.
3.- Cantidad de aire.
m aire = Qg / Cs * (TAE - TAS)
4.- Intensidad con que se elimina el agua.
m agua = m*(XI-XF)
5.- humedad del aire al salir del secador.
H2 = H1 + m agua / m aire
6.- Contenido de humedad aire-ambiente – aire a recircular.
A.R. = m aire * ( H1 - Ha)/(H2 - Ha)
7.- Calor para la sección de intensidad constante.
Qsc = m*Cp*((TMS-TME)+m*(XI-XC)*λ
8.- temperatura de cese de la desecación superficial.
T1 = TAS + (TAE - TAS)*(Qsc/Qg)
9.- Area de sección transversal.
A = m aire / Vam
78
9.6 Cálculos de Diseño.
CALCULOS PARA DISEÑO DEL SECADOR INDUSTRIAL
DATOS
XI
CONTENIDO DE HUMEDAD INICIAL (90%)
9.000 Kg agua/Kg S.S.
XF
CONTENIDO DE HUMEDAD FINAL (13%)
0.149 Kg agua/Kg S.S.
XC
CONTENIDO CRITICO DE HUMEDAD (32,30%)
0.477 Kg agua/Kg S.S.
XE
CONTENIDO DE HUMEDAD DE EQUILIBRIO (6.28%)
0.067 Kg agua/Kg S.S.
Dmh DENSIDAD DE MATERIAL HUMEDO
930 KG/M3
Dms DENSIDAD DE MATERIAL SECO
391 KG/M3
Desecacion en contracorriente
TAE
TAS
TAA
TEMPERATURA DEL AIRE A LA ENTRADA
BS
70 °C
DEL SECADOR
BH
34.3 °C
TEMPERATURA DEL AIRE A LA SALIDA
BS
55 °C
DEL SECADOR
BH
36 °C
TEMPERATURA DEL AIRE EN EL AMBIENTE
BS
30 °C
BH
26 °C
HR
75 %
TME TEMPERATURA DEL MATERIAL A LA ENTRADA
30 °C
DEL SECADOR
TMS TEMPERATURA DEL MATERIAL A LA SALIDA
55 °C
DEL SECADOR
Cpm Cp DEL MATERIAL HUMEDO
0.89 Kcal/Kg °C
Vam VELOCIDAD MAXIMA DEL AIRE
14400 Kg/hr-m2
w
VELOCIDAD DE SECADO EN PERIODO CONSTANTE
0.275 Kg agua/hr-m2
λ
CALOR LATENTE DE VAPORIZACION A 70 °C
561 Kcal/Kg
e
Espesor del lecho del material a secar
0.03 m
m
BASE DE CALCULO (en material seco)
87 Kg/hr
BASE DE CALCULO EN PRODUCTO A 13 % HUMEDAD
100 Kg/hr
Calor suministrado para evaporar la humedad
Qg = m*Cp*((TMS-TME)+m*(XI-XF)*λ =
433926.5 Kcal/hr
Cantidad de aire necesario para eliminar la humedad es:
Primero se calcula el calor húmedo a 70° C de bulbo seco y 34,3 °C de bulbo húmedo teniendo el aire una humedad
relativa del 10%. Este valor lo obtengo de la Ec 12.20 Cap. 12 pag 33 del Manual del I. Q. de Perry
En la figura 12,36 Diagrama psicrométrico leemos el valor correspondiente al contenido de humedad
H1 =
0.02
Kg agua/Kg aire seco
Cs =
(1+1,87*H1)/4,186
donde:
Cs : calor humedo Kj/Kg°K
1 calor especifico del aire seco Kj/Kg°K
1.87 calor especifico del vapor de agua Kj/Kg°K
H humedad absoluta del aire Kg/Kj
Cs =
0.248 Kcal/Kg°C
La cantidad de aire se calcula con la siguiente ecuación:
m aire = Qg / Cs * (TAE - TAS)
79
m aire =
116728.8 kg/hr
Intensidad con que se elimina el agua:
m agua =
m*(XI-XF) =
770 Kg agua/hr
Humedad del aire al salir del secador
H2 = H1 + m agua / m aire
0.0266 Kg agua /Kg aire seco
H.R a 55 °C
26 %
Temperatura bulbo húmedo (Twc)
34.3 °C
CONTENIDO DE HUMEDAD AIRE AMBIENTE
(Ha):
Aire a recircular:
0.020 Kg agua/Kg aire seco
A.R. = m aire * ( H1 - Ha)/(H2 - Ha)
0.0 kg/hr
Calor necesario para la sección de intensidad constante:
Qsc = m*Cp*((TMS-TME)+m*(XI-XC)*λ
417917.8 Kcal/hr
la temperatura del aire en la cual cesa la desecación superficial será:
T1 = TAS + (TAE - TAS)*(Qsc/Qg)
T1 =
69.45 °C
Número de unidades de transferencia en la sección de intensidad constante:
de la Ec 53 *
Ntc = Ln (T1 - Twc) / (Tc - twc)
Ntc =
0.53
Donde:
T1 temperatura del aire al penetrar en la zona de intensidad constante
Twc temperatura de ampolla húmeda del aire al penetrar en la zona de intensidad constante
Tc = TAS temperatura del aire para el contenido de humedad crítico
Número de unidades de transferencia en la sección de intensidad decreciente:
primero encontramos la media logaritmica
ΔT3 =
Tc - Twc =
ΔT2 =
TAE - TMS =
ΔTm =
35.15 °C
15 °C
(ΔT3 - ΔT2)/ln (ΔT3/ΔT2)
ΔTm =
23.66 °C
Ntd = (Tc - T2)/ΔTm =
0.023
De la Ec 54*
0,2
L = 14,5*b*G^ * [Ln((T1 - Twc) / (Tc - Twc )) + (Tc - T2)/ΔTm]
Ntd - Ntc =
0.553 Redondeando = 1
Area de sección transversal:
A=
m aire / Vam =
2
8.11 m
Número de bandejas y carretillas necesarios:
dimensiones de bandejas
espacio libre entre bandejas:
largo (L)
(b)
80
0.9 m
0.055 m
ancho (a)
0.55
m
altura de bandejas
(e.)
0.045 m
altura de carretas
carretas
altura (m)
1.845 largo (m)
N° carretas (NC)
5.00 bandejas (NB)
bandejas por carreta (BC)
36.00
dispuestas en tres columnas y dos filas
la longitud del secador será, donde la suma de las unidades de transferencia se redondeará a 1
L=
5.30 m
Lt =
L *(Ntd + Ntc) =
Lt =
Dimensiones:
5.30 m
largo 6,5 m x 1.8 m ancho y 2.2 m de alto
Peso de carreta con producto humedo =
497.18 Kg
A
Area de bandeja:
PB
peso de c/bandeja cargada (PB)
PC
peso de c/carreta (PC)
PB * BC =
209.0286 Kg
MR
material total retenido MR)
PC * NC =
1045.9384 Kg
TR
tiempo de retencion del material =
MR / m =
12.0 hr
TR / 12 =
2.40 hr
Tiempo en el que sacara y se
añadiran carretillas al secador
L*a=
A * Dms * e =
* manual del Ingeniero Químico de Perry, 3era edición Sec. 13 tomo 1
pag. 1277-1278
Ver apéndice 1 ( gráfico del secador )
81
0.50 m2
5.81 Kg
1.25
ancho (m)
180
1.1
Calculo del Ventilador Aire Secador
Caudal de aire necesario.
Q= m/p
m.air = 116728.8 kg/Hr.
pair = 1.029 kg/m3 a T = 70º C = 1.029 kg/m3 ( Tabla A-4 Incropera. Propiedades
termofísicas del aire a presión atmosférica).
Donde:
Q = Caudal.
m. = Masa del aire.
p= Densidad del aire.
Q = 116728.8 kg/ 1.029 k/m3 –Hr = 113439.06 m3/Hr.
Q = 113439.06 m3/Hr = (3.28 ft)3/1m3 x Hr/60 min = 66716.44 ft3 /min (cfm).
PRESIÓN ESTÁTICA DEL SECADOR.
Ps= 5Psi x 1 ATM / 14.7 PSI x 10 m H2O / 1ATM x 1000mm H2O / 1m H2O.
Ps= 340.36 mm H2O
Tipo de ventilador : Ventilador de presión muy alta.
CALCULO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR.
Calor Suministrado Para Evaporar La Humedad.
DATOS
Qg= 433926.5 Kcal/Hr.
Ø tubería = 16.4 mm = 0.0164 m
Longitud Tubería = 2.44 m
A superficie = ΠØh = 3.1416 x 0.0164 m x 2.44 m
A superficie = 0.1257 m2 = 125.71 x 10 -3 m2.
ΔT = 30ºC – 70ºC
ΔT = 40ºC
ºC = ºK
ΔT = 40ºC
ECUACIONES DE DISEÑO
82
Q = UA ΔT
Donde,
Q = Cantidad de calor suministrado para evaporar la humedad = 433926.5 Kcal
U = Coeficiente global de transferencia de calor = 0.0135 Kcal / m2.seg
ΔT = Incremento de temperature = ( 30 - 70 ) ºC.
Ao = Área de transferencia de calor.
Ao = Q/U ΔT
Ao = 433926.5 Kcal / (0.0135 Kcal/m2.seg x Hr x (40ºK)).
Ao = 803566.66 m2.seg x Hr/3600 seg = 223.21 m2
Nota: El coeficiente global de transferencia de calor, es obtenido de la tabla 10-3 Perry Manual del Ing
Quimico sexta edición.
CALCULO DEL NÚMERO DE TUBOS DEL INTERCAMBIADOR.
Numero de Tubos = Ao / A superficie del tubo = 223.21 m2/ 0.1257 m2
Numero de Tubos = 1775 tubos.
Por seguridad se trabajará con 1800 tubos
ARREGLO DE LOS TUBOS EN EL ESPEJO DEL
INTERCAMBIADOR.
Numero De tubos = 1800
Columnas = 2000mm / 31.3mm = 63.89 ≈ 60
Filas = 1220mm / 34.3mm = 35.5 ≈ 30
Total = 60 x 30 = 1800 tubos en el intercambiador.
( ver diagrama de ubicación de los ventiladores y distribución de tubos en anexo 1)
ARREGLO DE VENTILADORES
Q total de aire = 66716.44 cfm
Q de ventilador recomendado = 7800 cfm
ventilador de 24´ = 60.9 cm
Calculo de cantidad de ventiladores necesarios.
Ventiladores = 66716.44 cfm / 7800 cfm = 8.5 ≈ 9 ventiladores mínimo.
Factor de eficiencia = 1.4
Número de ventiladores necesarios = 9 x 1.4 = 12.6 ≈ 13 ventiladores
83
CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Potencia = ½ Hp x 13 = 6.5 Hp
Σ Energía ventiladores = 6.5 Hp x 1.34 Kwh/Hp = 8.71 Kwh
Nota: Todos los datos del ventilador se los obtuvo de un manual de Krenz-Vent, ver en anexo
VELOCIDAD MÁXIMA EN EL PLANO TRANSVERSAL ENTRE 2
TUBOS VERTICALES.
vmáx = ST/2(ST-D)xV
Donde:
ST = espacio transversal = 31.3 mm (fig 11.20)
D = diámetro transversal
v. = velocidad.
= Q = 113439.06 m3 = 902.35 x 103 m/Hr
Ao
0.0125 m2
Cálculos:
vmax. = (31.3mm)/ 2(31.3 mm – 16.4 mm)x 902.35 x 103
vmax. = 1895.54 x 103 m/Hr x Hr/3600
vmax. = 0.52 x 103 m/seg = 520 m/seg.
Calculo del número de Reynolds para flujo externo
cruzado sobre un cilindro.
ReDmáx = vmáx x Dext/γ
Donde:
vmáx = Velocidad máxima.
Dext = diámetro externo de los tubos.
γ = 1.089 x 10-3 m3 /Kg ( tabla 3-211 aire saturado)
Cáculos :
Re = (0.52 x 103 x 16.4 x 10-3)/(1.089x10-3)
ReDmáx = 7.83 x 10-3
84
Calculo de la caida de presión en el intercambiador de
calor.
ΔP = G2γent/2 ((1+σ2) (γsal/γent-1)f(A/Aff)( γm/γent))
Donde:
G = Velocidad de masa máx = m/(σAfr) = 116728.8 kg/Hr / (0.999 x 223.21m2)
G = 523.47 kg/m2.Hr
σ = Relación entre el área de flujo libre mínima de los pasos entre las aletas.
σ = 223.135 / 223.31 = 0.999
Aff = Área de sección transversal perpendicular a la dirección de flujo.
Aff = 0.12571 x 1775 = 223.135
Afr = Área frontal del intercambiador = 223.21 m2
γsal = Volumen especifico salida = 0.968 m3/kg
γent = Volumen especifico a la entrada = 5.55 m3/kg
γm = Volumen especifico medio = 2.291 m3/kg
f = Factor de fricción = 0.030 (valor leido en fig. 11-21, pag 22)
Calculos:
ΔP = ((523.130 Kg/m2.Hr)2 ( 5.55m3/kg)) / 2 x ((1+(0.999)2) (0.968 m3/kg/5.55m3/kg1) x 0.030 x ( 223.21m2 / 223.135 m2) x (291 m3/kg/5.55m3/kg)).
Resultado:
ΔP = 15.51 kgf/m2
Base de cálculo : 1 hora.
CALCULO DE POTENCIA DEL CALDERO.
Qg = 433926.5 Kcal x 1Kw/860Kcal
= 504.56 Kw
Qg = 504 Kw x 1000 w/Kw x 1 Cv/735w = 686 Cv ≈ 700 Cv
85
CAPÍTULO X
Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones
De acuerdo a las hipótesis planteadas en el anteproyecto a continuación se describen
las conclusiones obtenidas del estudio.

Las características de la materia prima al ingresar presentaron un contenido de
humedad de 90 %.

La temperatura de ingresó al secador dependía del medio ambiente, por lo que
se estimo en 27º C. puesto que el único proceso realizado antes del secado fue
el rebanado y troceado que se lo llevo a cabo a la misma temperatura.

Al desarrollarse el estudio se descarta el secado de la cebolla a temperaturas
inferiores a los 70º C, por lo que al realizarse el secado a temperaturas
inferiores no se logró un secado uniforme y económico.

Al secar a temperaturas inferiores a 60º C le periodo de secado no solo fue
incompleto, si no que también, se desarrollo en periodos mayores a tres horas
de trabajo, no resultando económico puesto que, para llegar a la temperatura
critica de secado es demasiado largo y en temperaturas de 40º a 60º esto tardo
de de cuatro a tres horas gradualmente, provocando que no toda la cebolla
tenga un perfecto rompimiento de las paredes celulares y por ende cebolla no
este completamente seca.

La temperatura optima para el secado de la cebolla es la de 70º C, dando un
producto de humedad de 6.25 % que es un poco mayor a lo deseado (5 %), pero
que no causa perdidas en las características nutricionales de la cebolla, y no
ocasiona problemas en su conservación.
86

Al realizar la práctica en el laboratorio de operaciones unitarias pudimos definir
que el secador a diseñar debía de ser de gran capacidad por motivo de que la
cebolla contiene un gran porcentaje de humedad y al empezar al secar vamos a
obtener poco producto terminado.

Para realizar un proceso industrial el secador debió se de mas capacidad de lo
estipulado en el anteproyecto 50 – 100 Kg como capacidad de secado, siendo
necesario recalcular a mas de 2400 Kg de materia prima a la entrada del
secador y obteniendo como producto seco 1000 Kg de cebolla perla
deshidratada.

Se escogió el secador de túnel por lo que se desea realizar un diseño a escala
industrial en el que se consiga no solo conservar las características
organolépticas y nutricionales de la cebolla. Si no también se realice un secado
de fácil operación y que no ocupe mucho tiempo.

Al termino de este estudio se realizaron los cálculos de costos de producción y
de la plata, concluyendo que esta planta no sería adecuada instalarla puesto que
al deshidratar la cebolla y empacarla para la venta al publico local los costos
son elevados.

El punto de equilibrio en el estudio de costos se de 73% siendo un porcentaje
no recomendable para la inversión en esta planta y el costo para deshidratar la
cebolla perla es de $ 4.50 por kilogramo.
Recomendaciones
A continuación se presentan loas siguientes recomendaciones que fueron extraídas a lo
largo de la realización de este trabajo y que se deberán tomar en cuenta, para la
aplicación del diseño de un secador de túnel para este producto.

El manipuleo de la materia prima se debe realizar sobre superficies de acero
inoxidable, los productos alimenticios deben tener buenas practicas de manejo,
87
siendo el acero inoxidable un material que no se corroe evitando daños tanto en
la materia prima como en el producto terminado.

Por el contenido de humedad de la materia prima, se deberá realizar el proceso
de picado de la misma dando particular con un cubos pequeños de 2cm por
lado para que al eliminar la humedad se desarrolle en el tiempo mínimo
estimado.

No se deberán sobrecargar las bandejas transportadoras por lo que se podrían
atascar en las rieles internas del secador, esto implicaría para el proceso de
secado y atrasos innecesarios en la producción, además no se obtendrá un
producto de optima calidad por que un exceso puede provocar que no se
realice un buen secado y podría salir con humedad mayor a la deseada,
comprometiendo la preservación del mismo.

Al realizar los balances para la obtención de la cebolla deshidratada se debe
tomar en cuenta el alto contenido de humedad por lo que esa recomendable
considerar la humedad relativa del ambiente, factor que influye también sobre
el los cálculos de diseño.

Debido a los cálculos de costos de operación analizados en el anexo 1, no se
recomienda la inversión de este proceso de desecación para el consumo local,
pero puede realizarse un análisis de mercado para la exportación del producto a
países que una gran demanda del mismo.
88
APENDICE 1
Gráfico del secador y accesorios
89
APENDICE 2
Cálculos del experimento de secado en el secador
de túnel, balance de materia y energía.
90
Cálculos
ETAPA DE SECADO.
a. - Cantidad de muestra seca:
MH = 300 * 10-3
Yo
= 90 % (*)
MS = MH (100-Yo )/ 100
MS = 300 * 10-3 (100-90) / 100 = 30 * 10-3 Kg MS
(*) Obtenido de la experiencia
b. – Humedad total inicial:
Ho = MH - MS
Ho = 300 * 10-3 - 30 * 10 -3 = 270 * 10-3 Kg H2O
c. - Humedad total:
HT = Ho - PH
HTo = 270 * 10-3 - 0 = 270 * 10-3 Kg H2O
HT1 = 270 * 10-3 - 89 * 10-3 = 181 * 10-3 Kg H2O
HT2 = 270 * 10-3 - 152 * 10-3 = 118 * 10-3 Kg H2O
Así sucesivamente.
d. – Contenido de humedad (base seca):
Xo = HT / MS
Xo = 270 * 10-3 / 30 * 10-3 = 9.0 Kg H2O/Kg MS
X1 = 181.5* 10-3 / 30 * 10-3 = 6.05 Kg H2O/Kg MS
X2 = 118.5 * 10-3 / 30 * 10-3 = 3.950 Kg H2O/Kg MS
91
Así sucesivamente.
e. - Contenido medio de humedad.
x med. = (Xo - X1) / 2
x med1 = (9.0 + 6.05) / 2 = 7.52 Kg H2O/Kg MS
x med2 = (6.05 + 3.950) / 2 = 5.0 Kg H2O/Kg MS
Así sucesivamente.
f. - Velocidad de secado.
W = S dx /A dt
En donde:
S
Muestra seca
A
Superficie de secado
dx
Diferencial de humedad
dt
Diferencial de tiempo
W 1 = 30 * 10-3 (9 – 6.05) / 6.06 * 10-2 * 0.25
= 5.839 Kg H2O/h m2
W2 = 30 * 10-3 (6.05 – 3.95) / 6.06 * 10-2 * 0.25
= 4.157 Kg H2O/h m2
Así sucesivamente.
g. - Humedad de equilibrio.
x* = 0.087 Kg H2O/Kg MS
y* = x* / (1 + x*) * 100
y* = 0.087 / (1 + 0.0878) * 100 = 7.98 %
92
Balance de Energía
a.- CALOR GENERADO POR EL STEAM.
Datos
mv = mc = 32 kg H2O/h
P abs @ 19.7 psia = 108 °C
 @ 108 °C = 533 Kcal/kg
Qv = mv *  = 32 x 533 = 17056 Kcal/h
b.-CALOR GANADO POR EL AIRE
Datos
1=2
h1 @ 30°C = 78.5 Kcal/kg
h2 @ 69 °C = 135 Kcal/kg
Qa = ma ( h2 - h1)
Pa = Psat @ 30 °C = 0.586 Psi
Pv =  Pa = 0.70 * 0.586 = 0.4108 Psi
Pa = Pt – Pv = 14.7 – 0.4108 = 14.29 Psi (98 52 Kpa)
 = Ra * T1/ Pa = 0.287 * 300 / 98.52 = 0.874 m3/ kg A.S.
A =  (D/2) 2 = (0,15 / 2)2 = 0.0176 m2
Va = 842 m/min
V = A * Va = 0.0176 * 842 / 60 = 889.15 m3/h
ma = V /  = 889.15 / 0.8739 = 1017.5 kg A.S./h
COMBUSTIBLE
C=
C=
C=
Q t /( λc x ε)
417918
2464
212 lb
c.- EFICIENCIA DEL CALENTADOR
 = 100 x Qa/Qv
 = 100 x 13740 / 18655 = 73.65 %
93
80%
ε=
λc =
80%
639
BIBLIOGRAFÍA.
 MANUAL DEL INGENIERO QUÍMICO, sexta edición
Autor: PERRY
Editorial McGraw Hill
 CONSERVAS VEGETALES: FRUTAS Y HORTALIZAS
Autor: GUALBERTO BERGERET
Editorial
Zaragoza – España
 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA
Autor: BADGER & BANCHERO
Editorial McGraw Hill
 DESHIDRATACIÓN EXPERIMENTAL DEL BANANO MADURO,
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE SECADO DIRECTO, PARA LA
OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DE CONSUMO
Autores: Vicente Castillo & Verónica Gencon
Tesis 548, Facultad de Ingeniería Química.
 FOLLETOS PROPORCIONADOS POR EL PROYECTO SICA DEL
MINISTERIO DE AGRICULTURA Y GANADERÍA CEDE GUAYAQUIL
 INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA DE LOS ALIMENTOS
Autor: J.B.S. BRAVERMAN
Editorial “El Manual Moderno S.A.”
México DF. 1980
 MICROBIOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS Y SUS PROCESOS DE
ELABORACIÓN
Autor: NICKERSON & SINSKEY
Zaragoza – España, 1978
 CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
Autor: NORMAN W. DERROSIER
Compañía Editorial Continental S.A.
1ª Edición en español
 MANUAL DE PROCESOS QUÍMICOS DE LA INDUSTRIA
Autor: GEORGE AUSTIN
Editorial McGraw Hill
 CONSERVACIÓN DE FRUTAS Y HORTALIZAS
Autor: S. DHOLDSWORTH
Editorial Acriba
94
Zaragoza – España, 1988
 PRODUCCIÓN CERCIAL DE CEBOLLAS Y GUISANTES
Autor: W.G. HUME & K.V. KRAMP
Editorial acriba
Zaragoza – España, 1971
 LA CIENCIA DE LOS ALIMENTOS
Autor: NORMAN POTTER
Editorial: Edutex SA
México – México DF.
 INTRODUCCIÓN A LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN, TEMA 7
SECADO 2da PARTE.
Autor: ANTONIO MARZILLA GOMIS
Editorial: Compobell
Múrcia – España.
 TECNOLOGÍA APROPIADA PARA LA AGRICULTURA.
Autor: OSCAR NUÑEZ – PEDRO SERRANO.
Editorial: MINISTERIO DE EDUCACIÓN.
Santiago – Chile.
95
ANEXO 1
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN E INVERSIÓN
Materiales
Secador
Cantidad
Detalle
PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE STANDAR (1.22mX2.44m)
8
1/20" Espesor
Costo Unitario
$ 56.20
Costo Total
$ 449.60
PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE STANDAR (1.22mX2.44m)
8
1/16" Espesor
$ 61.20
$ 489.60
ANGULOS GALVANIZADOS
12
2" X 1/4"
$ 19.53
$ 234.36
ANGULOS GALVANIZADOS
12
1" X 3/16"
$ 6.35
$ 76.20
PLANCHA DE HIERRO NEGRO (1.22mX2.44m)
3
12"
$ 250.50
$ 751.50
PLANCHA DE HIERRO NEGRO (1.22mX2.44m)
6
6"
$ 104.32
$ 625.92
TUBERIA HIERRO NEGRO CEDULA 40
70
1 1/4" Diametro
$ 26.81
$ 1,876.70
VENTILADORES AXIALES
13
24" Diametro
$ 200.00
$ 2,600.00
CADENA
20
PASO 60
$ 150.00
$ 3,000.00
PIÑONES
2
PASO 60
$ 200.00
$ 400.00
MOTOREDUCTORES
2
2 HP
$ 450.00
$ 900.00
INTERCAMBIADOR DE CALOR
CADENA TRANSPORTADORA
SISTEMA DE VAPOR
CALDERO
1
600 BOHP
$ 130,000.00
$ 130,000.00
EQUIPO DE ABLANDAMIENTO DE AGUA
1
5GPM
$ 10,000.00
$ 10,000.00
DESGASIFICADOR
1
5GPM
$ 1,000.00
$ 1,000.00
TANQUE PARA COMBUSTIBLE
1
4482 G
$ 5,000.00
$ 5,000.00
SISTEMA ELECTRICO
BANCO DE TRANSFORMADORES
1
50 KVA
$ 3,500.00
$ 3,500.00
TUBERIA GALVANIZADA PARA CABLES ELECTRICOS
12
2" Diametro
$ 100.50
$ 1,206.00
CODOS GALVANIZADOS
6
2" Diametro
$ 6.00
$ 36.00
UNIONES GALVANIZADAS
12
2" Diametro
$ 10.00
$ 120.00
FUNDAS SELLADAS PARA CONDUCCIÓN DE CABLES
12
2" Diametro
$ 12.00
$ 144.00
TERMINALES PARA FUNDAS SELLADAS
24
2" Diametro
$ 15.00
$ 360.00
MANOMETROS DE 0 A 300 LIBRAS
2
4" de Dial
$ 50.00
$ 100.00
TERMOMETRO DE 0 A 300 º F
2
4" de Dial
$ 70.00
$ 140.00
CISTERNA
1
12 m
$ 1,500.00
$ 1,500.00
BOMBA CENTRIFUGA
1
1 HP
$ 125.00
$ 125.00
TUBERIA DE PVC
6
1" Diametro
$ 20.00
$ 120.00
CODOS GALVANIZADOS
12
1" Diametro
$ 1.50
$ 18.00
TÉ GALVANIZADOS
12
1" Diametro
$ 1.25
$ 15.00
UNIONES GALVANIZADAS
12
1" Diametro
$ 1.15
$ 13.80
VALVULAS DE CIERRE RAPIDO
6
1" Diametro
$ 3.00
$ 18.00
SISTEMA DE CONTROL DEPROCESO
SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
TOTAL
3
$ 164,819.68
96
LISTADO DE EQUIPOS
EQUIPO
CAPACIDAD
CANTIDAD PRECIO
UNIDADES
Secador
Caldero
Desmineralizador
Desgasificador
Tanque de Combustible
Sistema de Abastecimiento de agua
$/ UNIDAD
kg
BOHp
1
1
11403.88
130000.00
11403.88
130000.00
5
5
gpm
gpm
1
1
10000.00
1000.00
10000.00
1000.00
4482
12
gal
m3
1
1
5000.00
1809.80
5000.00
1809.80
1
1
5366.00
240.00
5366.00
240.00
164819.68
COSTO DE LA PLANTA
1.- COSTO DE LOS EQUIPOS
164819.68
2.- COSTO DE INSTALACION Y MONTAJE
3.- TUBERIAS DEL PROCESO
235692.1424
20026
SOLIDO/FLUIDO
5%
ALGUNA
3%
ADICIONES
5%
MEDIANA
10%
MEDIANA
20%
DURANTE EL MONTAJE
30%
9.- IMPREVISTOS
CAMBIOS EN EL DISEÑO ORIGINAL
20%
4.- INSTRUMENTACION
12015
5.- SERVICIOS AUXILIARES
20025.59112
6.- ACOMETIDA ELECTRICA EXTERNA
400511.8224
7.- INGENIERIA
170618
8.- CONTINGENCIAS
307112
204742
10.- FACTORES EXTERNOS
102371
10%
COSTO DE LA PLANTA
1,637,933
MATERIA PRIMA
MANO DE OBRA DIRECTA
PERSONAL
CANTIDAD
2485
CANTIDAD
Obreros
PRECIO UNT
0.44
SUELDO
PRECIO
1093
AL MES
5
220
1100
1100
40%
440
1540
SUBTOTAL
Carga Social
TOTAL
MANO DE OBRA INDIRECTA
PERSONAL
Jefe de Planta
Supervisor
Carga Social
$
2485
600
Sistema Electrico
Sistema de Control
MATERIAL
Cebolla Perla kg
Total
PRECIO TOTAL
CANTIDAD
SUELDO
AL MES
1
750
1
300
300
SUBTOTAL
40%
TOTAL
1050
420
1470
97
750
AL MES
28428
28428
MATERIALES INDIRECTOS
MATERIALES
envases 500g
CANTIDAD PRECIO UNT. PRECIO
AL MES
40000
0.07
2800
cartones
Gorros
0.40
3
666.40
21
666.40
21
7
5
3
3
21
15
21
15
3523.4
Pares de Guantes
Delantales
Total
REPARACIONES
COSTO TOTAL
2% del costo de los equipos
Total
% ANUAL
AL AÑO
AL MES
2%
2472.2952
206
206
SUMINISTROS
MATERIAL
Agua
CANTIDAD UNIDAD
12 M3
Combustible
Energia Electrica
PRECIO UNT AL MES
0.6
17926 GAL
10000 Kw
AMORTIZACION.EQUIPOS
2800
1666
7
1.15
0.1
7
20615
1000
21622
CANTIDAD
VALOR
TOTAL
VIDA UTIL
Laboratorio
Vehiculos
Maquinaria de carga
Camiones
1
DOLARES
3000
meses
60
1
1
1
12000
8500
35000
dolares
3000
12000
Equipos de oficina
Aparatos electronicos
5
3
200
700
8500
35000
60
60
60
1000
2100
60
60
TOTAL
50
200
142
583
16.67
35
1027
Total
DEPRECIACION
EQUIPO
CANTIDAD
PRECIO TOTAL
VIDA UTIL
UNIDADES
MESES
DEPRECIACION
Secador
1
$
11403.88
120
95
Caldero
Desmineralizador
Desgasificador
1
1
1
130000
10000
1000
120
120
120
1083
83
8
Tanque de Combustible
Sistema de Abastecimiento de agua
1
1
5000
1809.8
120
120
42
15
Sistema Electrico
Sistema de Control
1
1
5366
240
164819.68
60
60
89
4
1420
CANTIDAD
# personal
SUELDO
$
AL MES
$
Gerente General
Jefe de mantenimiento
Laboratorista
1
1
1
1000
500
450
1000
500
450
Contador
Secretaria
1
2
700
300
700
600
Concerje/guardian
Limpieza
2
1
250
200
500
200
carga social
40
Subtotal
TOTAL
3950
5530
ADMINISTRATIVO
PERSONAL
98
GASTOS FINANCIEROS
CONCEPTO
FRACCION TIEMPO
Amortizacion de la Planta
Interes
TOTAL
AL AÑO
10 AÑOS
10% ANUAL
AL MES
163,793
163,793
13649
13649
27299
VENTAS
PERSONAL
CANTIDAD
# personal
SUELDO
$
AL MES
$
Jefe de ventas
Vendedor
1
3
600
300
600
900
Despachador
2
250
TOTAL
500
2000
COSTO DE PRODUCCION =(MATERIALES DIRECTOS+MANO DE OBRA DIRECTA+MANO DE OBRA INDIRECTA+
DEPRECIACION+MATERIALES INDIRECTOS+SUMINISTROS+REPARACIONES)/PRODUCCION
COSTO DE PRODUCCION =
28428
1540
1470
1420
3523.4
21622
206.0246
20900
COSTO DE PRODUCCION =
2.79 $/kg
GASTOS GENERALES = ADMINISTRATIVOS+ AMORTIZACION+GASTOS FINANCIEROS+ VENTAS
GASTOS GENERALES =
5530
GASTOS GENERALES =
35856
1027
27299
2000
COSTO DE PRODUCTO = COSTO DE PRODUCCION + (GASTOS GENERALES)/PRODUCCION
COSTO DE PRODUCTO =
2.79
COSTO DE PRODUCTO =
4.50 $/kg
5.2 $/kg
+
35856
20900
PVP =
RENTABILIDAD
0%
20%
40%
60%
80%
100%
COSTO FIJO
40286
40286
40286
40286
40286
40286
40286
COSTO VARIABLE
53780
94066
0
40286
10756
51042
21512
61798
32268
72554
43024
83310
53780
94066
108680
0
21736
43472
65208
86944
108680
COSTO TOTAL
VENTAS
73
PUNTO DE EQUILIBRIO
%
PUNTO DE EQUILIBRIO
120000
DOLARES
100000
80000
60000
40000
20000
0
0%
20%
40%
60%
% DE PRODUCCION
99
80%
100%
Anexo 2.
TABLAS INEN.
100
ANEXOS
Anexo 3
Fotos del experimento.
Secador utilizado en el experimento.
Tunel de secado.
Balanza analitica utilizada.
101
Vista posterior del secador de túnel.
Balanza de control del secador.
Rotámetro utilizado en el experimento
Tomando datos del experimento
Tomando datos del experimento.
Anemómetro utilizado en el experimento
102
103