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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.

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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.

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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.

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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

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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 Forma Tamaño

Linda Vista Achatada Globosa Grande Lara Achatada Globosa Grande Texas o 438 Globo redondo Mediana Granex 42ª Globo achatada Mediana Yellow Gmnex Achatada 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,

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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 Tamaño Color Ext Ciclo

Cult/día Lara Aglobada Mediano a Amarillo dorado jumbo claro 120 Linda Vista Aglobada Mediano a Amarillo dorado jumbo claro 125 Canaria Dulce Aglobada Jumbo a Amarillo claro

colosal 135 Duquesa Aglobada Mediano Amarillo dorado jumbo claro 110 El Valle Aglobada Mediano Amarillo 120 Texas Yellow Mediano a

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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

8

Fuente: PROYECTO SICA

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

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.

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

Denominación Dimensiones ObservacionesSuper colosal <11.4 cm Diámetro Colosal < 11.4 cm; > 9.5 cm Diámetro

Jumbo < 9.5 cm; >7.6 cm65% debe tener entre 8.9 y 8.2 cm o más de diámetro

Large-medium < 7.6 cm; > 5.1 cm DiámetroPrepack < 5.1 cm; > 4.5 cm DiámetroBoiler < 2.5 cm Diámetro

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AREA CULTIVADA CEBOLLA PERLA EN ECUADOR

Guayas50%

Manabí25%

El Oro15%

Valles de la Sierra10%

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)

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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

Nota: Las variedades cultivadas son del tipo: Linda Vista, Duquesa y El Valle.

ZONAS HACIENDA Has. TOTAL Azúcar - Rio Verde Las Cinthyas 240 Ma. Cristina 2.5 Don Carlos 3 Agric. Emily 3 Adolfo 12 Ecuagro 50 S/N 5 Las Marías 45 Paola 1 Agricat 7 Parluk S.A 10 Subtotal 378.5 Cerecita S/N 0.25 Emforesta 5 Polizoo 38 Don Lucho 4 Rey David 0.5 Ydolsa 4 Subtotal 51.75 Cerecita - Playas S/N 2.5 S/N 3 Don Nino 10 Figalsa 20 Subtotal 35.5 Chongón Inv. Masibol 2 Subtotal 2 Chongón - Cerecita Janeth María 0.5 Lomaquil 12 Subtotal 12.5 Daular Finca Avi 10 Subtotal 10 Embalse Azúcar Torresijos 12 Pruxaca 9 Subtotal 21 Fuente : CEDEGE TOTAL 511.25

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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 S-

metil 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

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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.

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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 Cebolla cruda

Contenido/Unidad

Cebolla cocida Contenido/ Unidad

Agua Carbohidratos Proteínas Lípidos Calcio Fósforo Hierro Potasio Sodio Vitamina A (valor) Tiamina Riboflavina Niacina Ácido ascórbico Calorías Medidas

4 medianas 91,00 % 7,50 g 1,25 g

Trazas 25,00 mg 28,75 mg 0,38 mg

155,00 mg 1,88 mg 60 UI

0,06 mg 0,01 mg 0,13 mg 8,13 mg 34,38 cal

4 medianas 92,00 % 6,19 g 0,95 g Trazas 27,14 mg 22,86 mg 0,19 mg 151,90 mg 8,10 mg 50 UI 0,04 mg 0,01 mg 0,10 mg 5,71 mg 28,57 cal

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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

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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.

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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.

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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

18

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.

19

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

20

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

21

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

22

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.

23

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.

24

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.

25

CAPÍTULO IV Descripción del Proceso Industrial

Recepción de materia prima

LAVADO

Clasificación

Clasificación manual

Clasificación mecánica.

Troceado

Molido

Secado

Envasado Alamcenamiento

Comercialización

26

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

27

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.

28

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.

29

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.

30

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

Fuente: INEN

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

TIPO (tamaño)

Diámetro (mm)

Mínimo Máximo

I (grande) II (mediano) III (pequeño)

70 Mayor Igual 90

85 Menor igual 65

31

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 )

32

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

33

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.

34

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.

35

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

36

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.

37

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.

38

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.

39

Radiador Ventilador

Balanza

Salida de Aire

Entrada y Salida del Producto

Túnel de Secado

SECADOR DE TUNEL LABORATORIO DE OPERACIONE UNITARIAS

Bandeja de secado agujereada

40

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)

41

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

42

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 MÉTODO

HUMEDAD g / 100 g 90.38 25 ºC Balanza de

aire caliente

PROTEINAS g / 100 g 7.26 25 ºC Kjeldahl

GRASAS g / 100 g 0.05 25 ºC Extracción

por Soxlet

CARBOHIDRATOS

TOTALES g / 100 g 2.09 25 ºC

Por

diferencia

CENIZAS g / 100 g 0.28 25 ºC Gravimétrico

Fuente: Instituto de Investigaciones Tecnológicas (anexo 4)

43

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 MÉTODO

CLASIFICACIÓN mm 80 70- 90 Paso por

orificio

HUMEDAD g / 100 g 92.38 25 ºC Balanza de

aire caliente

PROTEINAS g / 100 g 6.85 25 ºC Kjeldahl

GRASAS g / 100 g 0.04 25 ºC Extracción

por Soxlet

CARBOHIDRATOS

TOTALES g / 100 g 2.09 25 ºC

Por

diferencia

CENIZAS g / 100 g 0.32 25 ºC 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 Por

diferencia

Fuente: Daniel Sánchez & Sergio Cabrera

44

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

2

3

60 º C

70 º C

80 º C

Blanco amarillo

Amarillo pardo

Café oscuro

Quebradiza

Quebradiza

Quebradiza

Característico

Característico

Característico

Característico

Característico

Característico

Fuente: Daniel Sánchez & Sergio Cabrera

45

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

46

Tabla 8,1 Datos experimentales

Tiempo Perdida de Humedad

Perdida de Humedad

Temperatura Aire Entrada Temperatura Aire Salida

Min Lbs H20 Kg H20 Tbs oC Tbh oC Tbs oC Tbh oC

0 0,000 0,000 54,0 32,5 49,0 31,0

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

210 0,590 0,267 60,5 33,0 58,0 31,0

Tmedia 60,4 33,7 56,2 31,1

Tabla 8,2: Peso de la muestra humeda y seca

Unidades B + SH B + SS Bandeja SH SS Agua Evap

g 773 505,6 473 300 32,6 267,40

Kg 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.

47

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

48

VELOCIDAD DE SECADO vs CONTENIDO DE HUMEDAD

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

Contenido de humedad (Kg H2O/Kg SS)

Velo

cida

d de

Sec

ado

( Kg

H2O

/hr m

2 )

GRÁFICO 8.1

49

CURVA DE PERDIDA DE HUMEDAD vs TIEMPO

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

7.500

8.000

8.500

9.000

9.500

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 3.25 3.50

Tiempo ( hr )

Perd

ida

de h

umed

ad (

Kg

H2O

/ Kg

SS)

GRÁFICO 8.2

50

CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

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 3.25 3.50

Tiempo ( hr )

Velo

cida

d de

Sec

ado

( Kg

H2O

/hr m

2)

GRÁFICO 8.3

51

CURVA DE HUMEDAD TOTAL vs TIEMPO

0.0000

0.0250

0.0500

0.0750

0.1000

0.1250

0.1500

0.1750

0.2000

0.2250

0.2500

0.2750

0.3000

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 3.25 3.50

Tiempo (hr)

Hum

edad

tota

l K

g de

H2O

GRÁFICO 8.4

52

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

53

Tabla 8,4 : datos experimentales

Tiempo

Perdida de Humedad

Perdida de Humedad

Temperatura Aire Entrada Temperatura Aire Salida

Min Lbs H20 Kg H20 Tbs oC Tbh oC Tbs oC Tbh oC

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

Tabla 8,5 perso de la muestra húmeda y seca

Unidades B + SH B + SS Bandeja SH SS Agua Evap

g 773 505 473 300 32,00 268,00

Kg 0,773 0,505 0,473 0,300 0,032 0,2680

hum inic 90 % hum final 6,25 %

Nomenclatura:

B : Bandeja.

SH : Sólido húmedo.

S.S : Sólido.

54

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

0,00 0,270 9,000 6,465

0,25 0,172 5,734 4,885

0,50 0,098 3,266 2,269

0,75 0,064 2,120 1,790

1,00 0,036 1,216 0,779

1,25 0,025 0,822 0,546

1,50 0,016 0,546 0,274

1,75 0,012 0,408 0,277

2,00 0,008 0,268 0,202

2,25 0,005 0,166 0,131

2,50 0,003 0,100 0,065

2,75 0,002 0,067 0,000

3,00 0,002 0,067 0,000

55

VELOCIDAD DE SECADO vs CONTENIDO DE HUMEDAD

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

Contenido de humedad Kg H2O/Kg SS

Velo

cida

d de

Sec

ado

(Kg

H2O

/hr m

2)

GRAFICO Nº 8.5

56

CURVA DE PÉRDIDA DE HUMEDAD vs TIEMPO

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

7.500

8.000

8.500

9.000

9.500

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

Tiempo (hr)

Pérd

idad

de

hum

edad

( K

g H

2O/K

g SS

)

GRÁFICO 8.6

57

CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

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

Tiempo (hr)

Velo

cida

d de

Sec

ado

( Kg

H2O

/hr m

2 )

GRÁFICO 8.7

58

CURVA DE HUMEDAD TOTAL vs TIEMPO

0.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.125

0.150

0.175

0.200

0.225

0.250

0.275

0.300

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

Tiempo (hr)

Hum

edad

Tot

al (

Kg

H2O

)

GRÁFICO 8.8

59

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

60

Tabla 8,7 Datos experimentales

Tiempo

Perdida de Humedad

Perdida de Humedad

Temperatura Aire Entrada Temperatura Aire Salida

Min Lbs H20 Kg H20 Tbs oC Tbh oC Tbs oC Tbh oC

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

Tabla 8.8 Peso de la muestra humeda y seca

Unidades B + SH B + SS Bandeja SH SS Agua Evap

g 773 504,7 473 300 31,700 268,30

Kg 0,773 0,505 0,473 0,300 0,03170 0,2683

hum inic 90 % hum final 5,36 %

Nomenclatura:

B : Bandeja.

SH : Sólido húmedo.

S.S : Sólido.

61

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

0,00 0,2700 9,000 6,730

0,25 0,1680 5,600 5,212

0,50 0,0890 2,967 2,705

0,75 0,0480 1,600 1,386

1,00 0,0270 0,900 0,726

1,25 0,0160 0,533 0,462

1,50 0,0090 0,300 0,264

1,75 0,0050 0,167 0,132

2,00 0,0030 0,100 0,086

2,25 0,0017 0,057 0,000

2,50 0,0017 0,057 0,000

62

VELOCIDAD DE SECADO vs CONTENIDO DE HUMEDAD

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

Contenido de Humedad Kg H2O/Kg SS

Velo

cida

d de

Sec

ado

( Kg

H2O

/hr m

2 )GRÁFICO 8.9

63

CURVA DE CONTENIDO DE HUMEDAD vs TIEMPO

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

7.500

8.000

8.500

9.000

9.500

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50

Tiempo (hr)

Con

teni

do d

e H

umed

ad (K

g H

2O/K

g SS

)GRÁFICO 8.10

64

CURVA VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO

-0.500

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50

Tiempo (hr)

Velo

cida

d de

Sec

ado

( Kg

H2O

/hr m

2 )

GRÁFICO 8.11

65

CURVA DE HUMEDAD TOTAL VS TIEMPO

0.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.125

0.150

0.175

0.200

0.225

0.250

0.275

0.300

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50

Tiempo (hr)

Hum

edad

Tot

al K

g H

2OGRÁFICO 8.12

66

CURVAS DE SECADO CORRESPONDIENTES A 60, 70 Y 80 °C

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

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 3.25 3.50

Tiempo hr

% h

umed

ad 60 °C70 °C80 °C

GRÁFICO 8.13

67

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.

68

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)

69

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

70

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

71

9.1.2 BALANCE DE MATERIA.

a. - Cantidad de muestra seca:

Es el producto final obtenido luego del proceso de secado ( deshidratación de la

cebolla, es obtenido en la experiencia. MH = 300 * 10-3

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

72

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.

73

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.

74

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.

75

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.

76

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)

77

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

78

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

79

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 TEMPERATURA DEL AIRE A LA ENTRADA BS 70 °C DEL SECADOR BH 34.3 °C TAS TEMPERATURA DEL AIRE A LA SALIDA BS 55 °C DEL SECADOR BH 36 °C TAA 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)

80

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

Aire a recircular: CONTENIDO DE HUMEDAD AIRE AMBIENTE (Ha): 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 = 35.15 °C ΔT2 = TAE - TMS = 15 °C ΔTm = (ΔT3 - ΔT2)/ln (ΔT3/ΔT2) ΔTm = 23.66 °C Ntd = (Tc - T2)/ΔTm = 0.023 De la Ec 54* L = 14,5*b*G^0,2* [Ln((T1 - Twc) / (Tc - Twc )) + (Tc - T2)/ΔTm] Ntd - Ntc = 0.553 Redondeando = 1 Area de sección transversal: A = m aire / Vam = 8.11 m2 Número de bandejas y carretillas necesarios: dimensiones de bandejas largo (L) 0.9 m ancho (a) espacio libre entre bandejas: (b) 0.055 m 0.55 m

81

altura de bandejas (e.) 0.045 m altura de carretas carretas altura (m) 1.845 largo (m) 1.25 ancho (m) N° carretas (NC) 5.00 bandejas (NB) 180 1.1 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 = 5.30 m Dimensiones: 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: L * a = 0.50 m2 PB peso de c/bandeja cargada (PB) A * Dms * e = 5.81 Kg 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

Tiempo en el que sacara y se

añadiran carretillas al secador

TR / 12 = 2.40 hr

* manual del Ingeniero Químico de Perry, 3era edición Sec. 13 tomo 1 pag. 1277-1278

Ver apéndice 1 ( gráfico del secador )

82

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

83

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

84

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

85

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/kg-1) 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

86

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.

87

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,

88

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.

89

APENDICE 1

Gráfico del secador y accesorios

90

APENDICE 2

Cálculos del experimento de secado en el secador de túnel, balance de materia y energía.

91

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

92

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 %

93

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 = Q t /( λc x ε) ε = 80%

C = 417918 2464 80% λc = 639C = 212 lb

c.- EFICIENCIA DEL CALENTADOR = 100 x Qa/Qv = 100 x 13740 / 18655 = 73.65 %

94

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

95

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.

96

ANEXO 1

Cantidad Detalle Costo Unitario Costo Total8 1/20" Espesor $ 56.20 $ 449.608 1/16" Espesor $ 61.20 $ 489.60

12 2" X 1/4" $ 19.53 $ 234.3612 1" X 3/16" $ 6.35 $ 76.20

3 12" $ 250.50 $ 751.506 6" $ 104.32 $ 625.92

70 1 1/4" Diametro $ 26.81 $ 1,876.7013 24" Diametro $ 200.00 $ 2,600.00

20 PASO 60 $ 150.00 $ 3,000.002 PASO 60 $ 200.00 $ 400.002 2 HP $ 450.00 $ 900.00

1 600 BOHP $ 130,000.00 $ 130,000.001 5GPM $ 10,000.00 $ 10,000.001 5GPM $ 1,000.00 $ 1,000.001 4482 G $ 5,000.00 $ 5,000.00

1 50 KVA $ 3,500.00 $ 3,500.0012 2" Diametro $ 100.50 $ 1,206.006 2" Diametro $ 6.00 $ 36.00

12 2" Diametro $ 10.00 $ 120.0012 2" Diametro $ 12.00 $ 144.0024 2" Diametro $ 15.00 $ 360.00

2 4" de Dial $ 50.00 $ 100.002 4" de Dial $ 70.00 $ 140.00

1 12 m3 $ 1,500.00 $ 1,500.001 1 HP $ 125.00 $ 125.006 1" Diametro $ 20.00 $ 120.00

12 1" Diametro $ 1.50 $ 18.0012 1" Diametro $ 1.25 $ 15.0012 1" Diametro $ 1.15 $ 13.806 1" Diametro $ 3.00 $ 18.00

$ 164,819.68

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN E INVERSIÓN

CODOS GALVANIZADOSTÉ GALVANIZADOS

UNIONES GALVANIZADASVALVULAS DE CIERRE RAPIDO

TERMINALES PARA FUNDAS SELLADAS

SISTEMA DE CONTROL DEPROCESOMANOMETROS DE 0 A 300 LIBRAS

TOTAL

BOMBA CENTRIFUGATUBERIA DE PVC

TERMOMETRO DE 0 A 300 º F

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUACISTERNA

TUBERIA GALVANIZADA PARA CABLES ELECTRICOSCODOS GALVANIZADOS

UNIONES GALVANIZADASFUNDAS SELLADAS PARA CONDUCCIÓN DE CABLES

EQUIPO DE ABLANDAMIENTO DE AGUADESGASIFICADOR

SISTEMA ELECTRICOBANCO DE TRANSFORMADORES

TANQUE PARA COMBUSTIBLE

MOTOREDUCTORES

SISTEMA DE VAPOR CALDERO

CADENA TRANSPORTADORACADENA PIÑONES

PLANCHA DE HIERRO NEGRO (1.22mX2.44m)PLANCHA DE HIERRO NEGRO (1.22mX2.44m)

TUBERIA HIERRO NEGRO CEDULA 40 VENTILADORES AXIALES

ANGULOS GALVANIZADOSANGULOS GALVANIZADOS

INTERCAMBIADOR DE CALOR

Secador

Materiales

PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE STANDAR (1.22mX2.44m)PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE STANDAR (1.22mX2.44m)

97

EQUIPO CANTIDAD PRECIO PRECIO TOTALUNIDADES $/ UNIDAD $

Secador 2485 kg 1 11403.88 11403.88Caldero 600 BOHp 1 130000.00 130000.00Desmineralizador 5 gpm 1 10000.00 10000.00Desgasificador 5 gpm 1 1000.00 1000.00Tanque de Combustible 4482 gal 1 5000.00 5000.00Sistema de Abastecimiento de agua 12 m3 1 1809.80 1809.80Sistema Electrico 1 5366.00 5366.00Sistema de Control 1 240.00 240.00

164819.68

1.- COSTO DE LOS EQUIPOS 164819.682.- COSTO DE INSTALACION Y MONTAJE 235692.14243.- TUBERIAS DEL PROCESO 20026

SOLIDO/FLUIDO 5%4.- INSTRUMENTACION 12015

ALGUNA 3%5.- SERVICIOS AUXILIARES 20025.59112

ADICIONES 5%6.- ACOMETIDA ELECTRICA EXTERNA 400511.8224

MEDIANA 10%7.- INGENIERIA 170618

MEDIANA 20%8.- CONTINGENCIAS 307112

DURANTE EL MONTAJE 30%9.- IMPREVISTOS 204742

CAMBIOS EN EL DISEÑO ORIGINAL 20%10.- FACTORES EXTERNOS 102371

10%COSTO DE LA PLANTA 1,637,933

MATERIA PRIMAMATERIAL CANTIDAD PRECIO UNT PRECIO AL MESCebolla Perla kg 2485 0.44 1093 28428Total 28428

MANO DE OBRA DIRECTAPERSONAL CANTIDAD SUELDO AL MESObreros 5 220 1100

SUBTOTAL 1100Carga Social 40% 440

TOTAL 1540

MANO DE OBRA INDIRECTAPERSONAL CANTIDAD SUELDO AL MESJefe de Planta 1 750 750Supervisor 1 300 300

SUBTOTAL 1050Carga Social 40% 420

TOTAL 1470

CAPACIDADLISTADO DE EQUIPOS

COSTO DE LA PLANTA

98

MATERIALES INDIRECTOSMATERIALES CANTIDAD PRECIO UNT. PRECIO AL MESenvases 500g 40000 0.07 2800 2800cartones 1666 0.40 666.40 666.40Gorros 7 3 21 21Pares de Guantes 7 3 21 21Delantales 5 3 15 15Total 3523.4

REPARACIONESCOSTO TOTAL % ANUAL AL AÑO AL MES2% del costo de los equipos 2% 2472.2952 206Total 206

SUMINISTROSMATERIAL CANTIDAD UNIDAD PRECIO UNT AL MESAgua 12 M3 0.6 7Combustible 17926 GAL 1.15 20615Energia Electrica 10000 Kw 0.1 1000

21622

EQUIPOS CANTIDAD VALOR TOTAL VIDA UTIL TOTALDOLARES dolares meses

Laboratorio 1 3000 3000 60 50Vehiculos 1 12000 12000 60 200Maquinaria de carga 1 8500 8500 60 142Camiones 1 35000 35000 60 583Equipos de oficina 5 200 1000 60 16.67Aparatos electronicos 3 700 2100 60 35

Total 1027

DEPRECIACIONEQUIPO CANTIDAD PRECIO TOTAL VIDA UTIL DEPRECIACION

UNIDADES $ MESESSecador 1 11403.88 120 95Caldero 1 130000 120 1083Desmineralizador 1 10000 120 83Desgasificador 1 1000 120 8Tanque de Combustible 1 5000 120 42Sistema de Abastecimiento de agua 1 1809.8 120 15Sistema Electrico 1 5366 60 89Sistema de Control 1 240 60 4

164819.68 1420

ADMINISTRATIVOPERSONAL CANTIDAD SUELDO AL MES

# personal $ $ Gerente General 1 1000 1000Jefe de mantenimiento 1 500 500Laboratorista 1 450 450Contador 1 700 700Secretaria 2 300 600Concerje/guardian 2 250 500Limpieza 1 200 200carga social 40 Subtotal 3950

TOTAL 5530

AMORTIZACION.-

99

GASTOS FINANCIEROSCONCEPTO FRACCION TIEMPO AL AÑO AL MESAmortizacion de la Planta 10 AÑOS 163,793 13649Interes 10% ANUAL 163,793 13649TOTAL 27299

VENTASPERSONAL CANTIDAD SUELDO AL MES

# personal $ $ Jefe de ventas 1 600 600Vendedor 3 300 900Despachador 2 250 500

TOTAL 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

COSTO DE PRODUCCION = 2.79 $/kg

GASTOS GENERALES = ADMINISTRATIVOS+ AMORTIZACION+GASTOS FINANCIEROS+ VENTAS

GASTOS GENERALES = 5530 1027 27299 2000GASTOS GENERALES = 35856

COSTO DE PRODUCTO = COSTO DE PRODUCCION + (GASTOS GENERALES)/PRODUCCION

COSTO DE PRODUCTO = 2.79 + 3585620900

COSTO DE PRODUCTO = 4.50 $/kgPVP = 5.2 $/kg

RENTABILIDAD0% 20% 40% 60% 80% 100%

COSTO FIJO 40286 40286 40286 40286 40286 40286 40286COSTO VARIABLE 53780 0 10756 21512 32268 43024 53780COSTO TOTAL 94066 40286 51042 61798 72554 83310 94066VENTAS 108680 0 21736 43472 65208 86944 108680

PUNTO DE EQUILIBRIO 73 %

20900

PUNTO DE EQUILIBRIO

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0% 20% 40% 60% 80% 100%

% DE PRODUCCION

DO

LARE

S

100

Anexo 2.

TABLAS INEN.

101

ANEXOS Anexo 3

Fotos del experimento.

Secador utilizado en el experimento.

Tunel de secado. Balanza analitica utilizada.

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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

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