Proyectos
Optimización del proceso de secado de plantas aromáticas y medicinales
Resumen
En la cadena productiva de plantas aromáticas el secado se utiliza como medio de preservación de las características del producto, para disminuir costos de transporte y almacenamiento y, dependiendo de la aplicación particular, para dar valor agregado al producto. Los costos del proceso ascienden a 35 - 40 % del costo total de producción de tal manera que la productividad de las empresas depende directamente de que el proceso se realice de manera eficiente y controlada. Tradicionalmente el proceso se realiza de manera artesanal sin ningún tipo de control ni de las variables del proceso ni de la calidad del producto obtenido, los controles se limitan a una somera inspección visual. Para poder cumplir las regulaciones de calidad impuestas por el mercado y lograr precios competitivos a nivel nacional e internacional se deben realizar labores de optimización del proceso y un control adecuado de las variables del mismo. La optimización del proceso va desde la determinación de las propiedades fisicoquímicas de la materia prima utilizada y la determinación de parámetros óptimos de secado hasta la implementación de mejoras en los procesos que se realizan en las plantas de producción. Esta última actividad incluye tanto el mejoramiento de los equipos como las modificaciones necesarias en los parámetros del proceso. En Colombia no existen actualmente datos sobre las propiedades físicas de las plantas aromáticas que se cultivan en el país. Dentro de estas se encuentran las curvas de secado y las isotermas de sorción las cuales son características propias de cada materia prima y deben ser determinadas experimentalmente para cada una de ellas. Adicionalmente se debe determinar el comportamiento del color y la pérdida de aceites esenciales frente a los parámetros utilizados durante el secado. El conocimiento de estas propiedades permite realizar una determinación de los parámetros óptimos del proceso para cada planta en particular. A nivel industrial el secado se realiza en equipos en los cuales aire con baja humedad relativa se obliga a pasar a través de bandejas donde se ubica el producto a secar. En muchos casos estos equipos son totalmente ineficientes presentando problemas como un inadecuado flujo de aire que no asegura un secado homogéneo del producto y el requerimiento de grandes cantidades de energía para el calentamiento del aire de secado. Esto sumado a problemas de mantenimiento como la presencia de fugas, el trabajo con equipos defectuosos (p. ej. ventiladores y quemadores) y la falta de control de los parámetros del funcionamiento hace que los procesos sean ineficientes y que no se logre cumplir con los estándares de calidad necesarios. Un aspecto de vital importancia en el mejoramiento de la eficiencia de los secadores se encuentra en el proceso de combustión utilizado para la generación de energía térmica necesaria para el calentamiento del aire de secado. Un control adecuado del proceso de combustión disminuye el requerimiento de combustible para obtener la misma cantidad de energía térmica lo que se traduce en menores costos y asegura bajos niveles de emisiones de gases contaminantes y material particulado. La presencia de altas cantidades de material particulado en las áreas de las plantas de producción es un problema que puede causar consecuencias directas en la salud del personal de las mismas. Una manera de mitigar el efecto negativo de los procesos de combustión se encuentra en la implementación de energías alternativas para la obtención de esta energía térmica. Labores de optimización deben ir acompañadas de labores de modelación matemática del proceso. Los modelos matemáticos constituyen una herramienta de gran importancia que permite predecir el comportamiento de los equipos bajo condiciones específicas de operación lográndose una reducción de costos en experimentación y la disminución de riesgos a los seres humanos. La realización de los modelos matemáticos se basa en el planteamiento de las ecuaciones de balance de masa, cantidad de movimiento y energía y la posterior solución de las ecuaciones diferenciales resultantes por medio de técnicas numéricas. El objetivo del presente proyecto es la optimización del proceso de secado de plantas aromáticas colombianas con base en parámetros de calidad del producto, ahorro energético y cumplimiento de normatividad nacional e internacional. Las actividades del proyecto incluyen caracterización de materias primas, evaluación del proceso actual en la empresa beneficiaria, determinación de parámetros óptimos de secado, realización de modelos matemáticos del proceso de secado y la implementación de mejoras tanto en los equipos como el los procesos realizados. Para la realización del presente proyecto se cuenta con el apoyo y asesoramiento del Departamento de Ingeniería Agrícola de la Universidad de Kassel (Alemania), donde se han desarrollado proyectos en el área de trabajo y se cuenta con equipo de laboratorio especializado para la realización del presente proyecto.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIAS DE COLCIENCIAS
Modalidad:Proyectos financiados por Colciencias
Responsable