Post on 19-Jul-2020
Instituto Politécnico Nacional
CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE INVESTIGACIÓN PARA EL
DESARROLLO INTEGRAL REGIONAL
UNIDAD OAXACA
DOCTORADO EN CIENCIAS EN CONSERVACIÓN Y
APROVECHAMIENTO DE RECURSOS NATURALES
(INGENIERÍA DE PROCESOS)
SECADO CONVECTIVO DE AJO ( Allium sativum, L.) CON CONDICIONES
VARIABLES DE OPERACIÓN
Tesis que para obtener el grado de
DOCTOR EN CIENCIAS
PRESENTA:
Anabel López Ortiz
BAJO LA DIRECCIÓN
DR. JUAN RODRIGUEZ RAMÍREZ
SANTA CRUZ XOXOCOTLÁN, OAX. Diciembre 2011
SECADO CONVECTIVO DE AJO ( Allium sativum, L.) CON CONDICIONES VARIABLES DE OPERACIÓN
Por:
Anabel López Ortiz
Resumen El ajo es un material biológico altamente sensible a cambios de temperatura.
Durante el proceso de secado la estructura celular es fragmentada, consecuentemente
son formados compuestos volátiles y bio-activos. Estos cambios en la estructura
interna se reflejan en las variaciones de las propiedades estructurales (densidad real,
densidad aparente y porosidad). Éstas frecuentemente han sido expresadas
únicamente en función del contenido de humedad (Lozano, Rostein y Urbicain 1983;
Madamba, Driscoll y Buckle 1994) y muy pocas veces en función de la temperatura del
aire de secado y del contenido de humedad. Estas dependencias no son suficientes
para explicar la no linealidad de la densidad a bajos contenidos de humedad.
El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el efecto del secado no-
isotérmico (variación de la temperatura en forma de una onda trapezoidal a diferentes
periodos de onda: 60, 80, 120 y 160 min) e isotérmico (a 40, 50 y 60°C) en el deterioro
de la calidad del ajo en tiempo real a través las diferentes variables respuesta:
densidad real (ρp), densidad aparente (ρb), porosidad (ε), temperatura de transición
vítrea (Tg), temperatura de la superficie (Ts) de hojuelas de ajo, temperatura en el
interior (Ti) de hojuelas de ajo, contenido de humedad (X), difusividad efectiva (D) y
agrietamiento del ajo rebanado con espesor inicial de 2 ± 0.25 mm; para obtener
ecuaciones que describan el comportamiento de las variables respuestas y predecir el
momento adecuado para detener el proceso de secado.
Se encontró que ρb, ρp, ε, y D son función de la temperatura del aire de secado,
contenido de humedad y de la fase en la que se encuentra el material. Se ubicó un
punto crítico en la intersección de Ti, Ts, y Tg; este punto se identificó como un cambio
de fase de segundo orden. Este cambio de fase de segundo orden fue asociado al
cambio de pendiente en la tendencia de las propiedades estructurales (ρb, ρp y ε). Un
cambio de tendencia en la porosidad (ε) con respecto al contenido de humedad, fue
particularmente drástico a altas temperaturas de secado y bajos contenidos de
humedad. Los datos experimentales de ρb, ρp y ε se ajustaron apropiadamente (R2 >
0.85) a una ecuación no lineal de tres términos exponenciales. La densidad real
durante el proceso de secado fue posible predecirla con un modelo semi-empírico, con
una R2 = 96.34 en comparación con los datos experimentales.
Dirigida por: Dr. Juan Rodríguez Ramírez.
ABSTRACT Garlic is a biological material highly sensitive to temperature changes. During
the drying process, cellular structure is fragmented, resulting in the formation of volatile
bio-active compounds. These changes in internal structure are reflected in changes in
the structural properties (true density, apparent density and porosity). However, these
structural properties have often been expressed only in terms of moisture content
(Lozano, Rostein and Urbicain 1983; Madamba, Driscoll and Buckle 1994) and have
seldom been reported as a function of both drying air temperature and moisture
content. These functions are not enough to explain the non-linearity of density at low
water contents.
The aim of this study was to study the effect of non-isothermal drying
(trapezoidal wave profile at different wave periods: 60, 80, 120 and 160 min) and
isothermal (at 40, 50 and 60 °C) on the quality deg radation of garlic during drying.
True density (ρp), apparent density (ρb), porosity (ε), glass transition temperature (Tg),
surface temperature (Ts), inside temperature (Ti), moisture content (X), effective
diffusivity (D) and cracking were analyzed in sliced garlic (initial thickness 2 ± 0.25 mm)
in order to derive equations that describe the behavior of these structural variables and
aid in the identification of the appropriate time to stop the drying process. A critical
point in the intersection of Ti, Ts and Tg was found; this point was identified as a second
order phase transition. Diffusivity and slope changes in ρb, ρp and ε with respect to
moisture content were found to be related to this critical point. Experimental data for
ρb, ρp and ε were fitted to a non-linear equation with three exponential terms with
respect to moisture content, with an R2 > 0.85. A semi-empirical model for predicting
changes in particle density during the drying process was obtained, with an R2 = 96.34.