Proyectos
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE SECADOR POR ASPERSIÓN PARA ZUMOS FRUTALES REGIONALES
Resumen
--La comercialización y almacenamiento de una gran cantidad de productos agrícolas puede limitarse por la velocidad de degradación de estos, debido a la actividad de agua y el contenido de azúcares. Lo anterior aumenta los costos operaciones de embalaje y transporte de estos productos. Una de las alternativas más utilizadas, por el valor agregado a los productos, por la facilidad de embalaje y transporte, es la deshidratación de productos agrícolas especialmente de frutas. Existe una gran variedad de técnicas de deshidratación/secado que se utilizan para disminuir el contenido de agua en alimentos, sin embargo, muchas de estas técnicas requieren de tiempos prolongados y altas temperaturas que pueden degradar parcialmente las propiedades nutricionales y características organolépticas de los productos. Una de las técnicas que mejor conservan las propiedades y características del producto original, es el secado por aspersión o spray drying, método que se utiliza comercialmente para producir productos en polvo. La ventaja de esta técnica es el poco tiempo de residencia y las bajas temperaturas de operación a las que se puede realizar el proceso de secado. La reducción del tiempo de residencia permite que se mantenga el color, el sabor y un alto valor nutricional en el producto al final del proceso debido a que el tiempo de contacto con el aire a alta temperatura es mínimo (por lo general menor a 3 segundos). Existen 3 parámetros de calidad que permiten evaluar la calidad de un producto obtenido por secado por aspersión; la densidad aparente del polvo, la humedad y su valor nutricional (contenido de vitaminas). La densidad aparente alta reduce los costos de transporte y empaque y le da mayor fluidez al polvo, mientras que un contenido bajo de humedad (<5%) mejora la estabilidad del producto frente a reacciones de degradación durante el almacenamiento. Estas variables están estrechamente relacionadas con las condiciones del proceso de secado, las variables de operación que tienen una mayor influencia sobre las propiedades finales del producto son la concentración del flujo de alimentación, la temperatura del aire de secado, el caudal del flujo de alimentación, el caudal del aire de secado, el tipo de atomizador, la velocidad del atomizador, la cantidad de encapsulante y el tipo de encapsulante, entre otras. La principal limitación relacionada a la pulverización de zumos frutales se debe a que estos son ricos en azúcares, debido a esto adquieren un comportamiento adherente cuándo su temperatura supera la temperatura de transición vítrea (40°C aproximadamente); durante el proceso las paredes de la cámara de secado se calientan debido al contacto con el aire de secado, superando la temperatura de transición vítrea de los azucares y generando una acumulación del producto en las paredes de la cámara. La utilización de encapsulantes durante el secado ayuda a disminuir este fenómeno, sin embargo, siempre hay algún grado de acumulación del producto en la cámara. Los encapsulantes más usados para el secado de zumos de frutas y verduras son la goma arábiga y la maltodextrina. Con este proyecto se diseñará un equipo de Spray Drying para el secado por aspersión de zumos frutales regionales. Se usará un sistema de refrigeración con aire para enfriar las paredes de la cámara de secado y así disminuir la acumulación de material en estas, adicionalmente, el equipo será modular, así que podrá ser operado en co-corriente y en contracorriente. Para esto primero se formulará un modelo matemático que describa el fenómeno de secado por aspersión usando como herramienta la dinámica de fluidos computacional (CFD) y los heurísticos reportados en la literatura para el modelamiento del equipo. Adicionalmente se hará una validación experimental del modelo y finalmente se construirá el equipo basado en los resultados obtenidos en las pruebas anteriores.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:"UN INNOVA": CONVOCATORIA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INNOVACIÓN, EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA A PARTIR DE DESARROLLO DE PROTOTIPOS Y EXPERIENCIAS PILOTO 2016-2018 SEGUNDA COHORTE
Modalidad:Modalidad 2: Propuestas de prototipos o escalamientos, presentadas por grupos de investigación, hasta por veinte millones de pesos ($ 20.000.000).
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