Equipo experimental para el estudio y modelado de procesos agroindustriales orientados a la deshidratación de alimentos
DOI:
https://doi.org/10.26507/paper.4296Palabras clave:
Equipos experimentales, Modelado de procesos agroindustriales, Secado de alimentosResumen
La implementación de procesos alternativos de poscosecha agroindustrial concebidos para el mejoramiento de la calidad, la extensión de la vida útil, o la reducción del consumo de energía va de la mano del estudio, caracterización y evaluación de los efectos en múltiples propiedades físicas, químicas y biológicas del producto de interés. Los enfoques netamente experimentales para cumplir con este último propósito pueden resultar extremadamente demandantes en términos de tiempo y recursos materiales, de modo que las herramientas matemáticas y computacionales para la simulación y control de procesos agroindustriales revisten particular importancia, especialmente cuando se articulan convenientemente con resultados experimentales obtenidos a partir de dispositivos de laboratorio diseñados para su validación.
Este trabajo presenta los resultados obtenidos en el desarrollo de una unidad de secado diseñada como herramienta para el estudio científico y el modelado matemático-computacional de procesos de deshidratación de productos de las cadenas agrícolas como el cacao y la guayaba, priorizados en la región de Santander (Colombia).
Inicialmente, se discuten las generalidades de la metodología de diseño adoptado, fundamentado en el estado del arte de los fenómenos de deshidratación de materiales biológicos y en las características de los medios experimentales necesarios para la obtención de datos relevantes y confiables de las variables de interés.
A partir del modelo conceptual de la herramienta desarrollada, se evalúan sus sistemas y componentes, y la forma en la cual se integran con las distintas configuraciones de trabajo. Lo anterior, dado que el dispositivo permite controlar múltiples factores asociados al secado de alimentos, tales como velocidad, temperatura y humedad de aire, así como la temperatura superficial de fuentes radiantes. De igual modo, teniendo en cuenta las estrategias de modelado y de caracterización de alimentos, se describen los sistemas de control, supervisión y adquisición de datos implementados que permiten hacer un seguimiento de temperaturas de muestras, temperaturas de superficies de interés, humedad relativa del aire y peso de muestras. Por otra parte, se describen las herramientas informáticas especializadas para la configuración de las bases de datos que se acceden en las etapas de posprocesamiento de información.
Finalmente, se presentan los resultados experimentales obtenidos con algunos productos agrícolas.
Citas
Aghilinategh, N., Rafiee, S., Gholikhani, A., Hosseinpur, S., Omid, M., Mohtasebi, S. S., & Maleki, N. (2015). A comparative study of dried apple using hot air, intermittent and continuous microwave: Evaluation of kinetic parameters and physicochemical quality attributes. Food Science & Nutrition, 3(6), 519-526. https://doi.org/10.1002/fsn3.241
Ahmed, N. A. (2013). Wind Tunnel Designs and Their Diverse Engineering Applications. https://doi.org/10.5772/3403
Akter, F., Muhury, R., Sultana, A., & Deb, U. K. (2022). A Comprehensive Review of Mathematical Modeling for Drying Processes of Fruits and Vegetables. International Journal of Food Science, 2022(1), 6195257. https://doi.org/10.1155/2022/6195257
Caré, I., Bonthoux, F., & Fontaine, J.-R. (2014). Measurement of air flow in duct by velocity measurements. EPJ Web of Conferences, 77, 00010. https://doi.org/10.1051/epjconf/20147700010
Catalkaya, M., Akay ,O. Erdal, Das ,Mehmet, & and Akpinar, E. (2023). Application of experimental, numerical, and machine learning methods to improve drying performance and decrease energy consumption of tunnel-type food dryer. Drying Technology, 41(12), 2042-2061. https://doi.org/10.1080/07373937.2023.2216781
Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria, M. (Colombia), Departamento Administrativo de Ciencia, T. e I., & Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, B. (Colombia). (2016). PECTIA :Plan Estratégico de Ciencia, Tecnología e Innovación del sector Agropecuario colombiano (2017-2027). Corporación colombiana de investigación agropecuaria - AGROSAVIA. https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/12759
Defraeye, T. (2014). Advanced computational modelling for drying processes–A review. Applied Energy, 131, 323-344.
Guo, Q., Zhang, M., Mujumdar, A. S., & Yu, D. (2024). Drying technologies of novel food resources for future foods: Progress, challenges and application prospects. Food Bioscience, 60, 104490. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2024.104490
Huang, D., Yang, P., Tang, X., Luo, L., & Sunden, B. (2021). Application of infrared radiation in the drying of food products. Trends in Food Science & Technology, 110, 765-777. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.039
International Commission of Agricultural Engineering (Ed.). (1999). CIGR handbook of agricultural engineering. American Society of Agricultural Engineers.
Jaturonglumlert, S., & Kiatsiriroat, T. (2010). Heat and mass transfer in combined convective and far-infrared drying of fruit leather. Journal of Food Engineering, 100(2), 254-260. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.04.007
Kilic, M., Sahin, M., Hassan, A., & Ullah, A. (2024). Preservation of fruits through drying—A comprehensive review of experiments and modeling approaches. Journal of Food Process Engineering, 47(3), e14568. https://doi.org/10.1111/jfpe.14568
Lin, Y.-P., Tsen, J.-H., & King, V. A.-E. (2005). Effects of far-infrared radiation on the freeze-drying of sweet potato. Journal of Food Engineering, 68(2), 249-255. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.05.037
Lingayat, A., Zachariah, R., & Modi, A. (2022). Current status and prospect of integrating solar air heating systems for drying in various sectors and industries. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 52, 102274. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102274
Malekjani, N., & Jafari, S. M. (2018). Simulation of food drying processes by Computational Fluid Dynamics (CFD); recent advances and approaches. Trends in Food Science & Technology, 78, 206-223. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2018.06.006
Nirmaan, A. M. C., Rohitha Prasantha, B. D., & Peiris, B. L. (2020). Comparison of microwave drying and oven-drying techniques for moisture determination of three paddy (Oryza sativa L.) varieties. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 7(1), 1. https://doi.org/10.1186/s40538-019-0164-1
Onwude, D. I., Hashim, N., Abdan, K., Janius, R., Chen, G., & Kumar, C. (2018). Modelling of coupled heat and mass transfer for combined infrared and hot-air drying of sweet potato. Journal of Food Engineering, 228, 12-24. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.02.006
Onwude, D. I., Hashim, N., & Chen, G. (2016). Recent advances of novel thermal combined hot air drying of agricultural crops. Trends in Food Science & Technology, 57, 132-145. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.09.012
Srikiatden, J., & Roberts, J. S. (2007). Moisture Transfer in Solid Food Materials: A Review of Mechanisms, Models, and Measurements. International Journal of Food Properties, 10(4), 739-777. https://doi.org/10.1080/10942910601161672
Tzempelikos, D. A., Vouros, A. P., Bardakas, A. V., Filios, A. E., & Margaris, D. P. (2014). Case studies on the effect of the air drying conditions on the convective drying of quinces. Case Studies in Thermal Engineering, 3, 79-85. https://doi.org/10.1016/j.csite.2014.05.001
Wang, C., Pei, Y., Mu, Z., Fan, L., Kong, J., Tian, G., Miao, S., Meng, X., & Qiu, H. (2024). Simulation Analysis of 3-D Airflow and Temperature Uniformity of Paddy in a Laboratory Drying Oven. Foods, 13(21), Article 21. https://doi.org/10.3390/foods13213466
Welsh, Z., Simpson, M. J., Khan, M. I. H., & Karim, M. A. (2018). Multiscale Modeling for Food Drying: State of the Art. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 17(5), 1293-1308. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12380
Cómo citar
Descargas
Descargas
Publicado
Evento
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería - ACOFI
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
| Estadísticas de artículo | |
|---|---|
| Vistas de resúmenes | |
| Vistas de PDF | |
| Descargas de PDF | |
| Vistas de HTML | |
| Otras vistas | |
