1. Ciencia

Modelado de la cinética de secado
de semillas de maíz amarillo duro
Charly Reátegui Paima, Richer Garay Montes,
Oscar Mendieta Taboada
Facultad de Ingeniería Agroindustrial,
Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto–Perú
[email protected]
TARAPOTO, PERÚ
INTRODUCCIÓN
•El maíz amarillo duro (Zea mays L.) es uno de los cultivos más
importantes del Perú. En el año 2009 se cultivaron 300 428 hectáreas y la
producción nacional fue de 1.26 millones de toneladas, para la campaña
2010–2011, la intención de siembra es de 319264 hectáreas, que
representan un crecimiento de 5,5%, ocupando el segundo lugar a nivel
nacional después del arroz. En este cultivo, las mayores estimaciones de
siembra se producen en Lambayeque, 40,3%; La Libertad, 24,1% y Piura
con 36,9%.
• La producción se da en forma continua todo el año, concentrándose en
los meses de febrero y junio. En las regiones de la costa, se da la mayor
producción de este grano debido a los altos rendimientos obtenidos por
el uso de semilla certificada, mientras que en los departamentos de la
selva, en donde se siembra la mayor parte bajo secano (casi el 90% del
total de la superficie de este cereal), y no utilizan semillas certificada; es
por ello que aporta solo el 28% de la producción por sus bajos
rendimientos, a pesar de tener el 49.7% del área sembrada en el país.
•El secado es uno de los métodos más antiguos de preservación,
pues ayuda a prevenir la ocurrencia de cambios indeseables
debido a la actividad microbiana. Aunque la preservación es la
razón principal para el secado, también permite disminuir la masa
y el volumen del producto. Varios factores pueden influenciar el
secado por aire caliente, como por ejemplo: velocidad y
temperatura del aire, difusión del agua a través del material,
densidad de carga, grosor y forma del producto a ser secado.
• La cinética de secado de los alimentos es un fenómeno
complejo, requiriéndose representaciones simples para predecir
el comportamiento del secado, y para optimizar los parámetros
del proceso. Se han efectuado diversos estudios sobre la cinética
de secado de frutas y de vegetales, sin embargo, no se han
encontrado en la literatura referencias detalladas sobre cinética
de secado de semillas de maíz amarillo duro.
OBJETIVOS
• Determinar la cinética de secado por aire caliente
de granos de maíz amarillo duro, a temperaturas de
50°C y 60°C.
• Modelar la cinética de secado de granos de maíz
amarillo duro utilizando modelos matemáticos
indicados en la literatura.
MATERIALES Y MÉTODOS
• Los ensayos de secado fueron realizados en estufa con circulación
de aire, a 50°C y 60°C. La pérdida de peso fue registrada en
balanza digital a diferentes tiempos.
• El contenido inicial de agua de las muestras fue determinado
según la metodología de la AOAC (1990).
• Para modelar la cinética de secado de los granos de maíz amarillo
duro fueron empleados seis modelos: Lewis, Page, Page
modificado, Henderson–Pabis, Fick simplificado y Page modificado
II (Tabla 1).
• El grado de ajuste de los modelos utilizados a los datos
experimentales
fue evaluado a través del coeficiente de
determinación (R2), y los valores de chi-cuadrado (χ2) y la raíz
cuadrada del error medio (RMSE).
Tabla 1. Modelos matemáticos utilizados
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Figura 1. Curvas de cinética de secado de granos de maíz amarillo duro a
diferentes temperaturas
Tabla 2. Constantes de los modelos utilizados
T (°C)
Constantes
R2
χ2
RMSE
N°
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
50
k=7,7803x10-5
0,9939
5,02x10-4
0,00653
60
k=1,0178x10-4
0,9894
9,27x10-4
0,00927
50
k=2,5947x10-4
n=0,87577
0,9987
1,19x10-4
0,00143
60
k=5,6452x10-4
n=0,81832
0,9996
4,36x10-5
3,93x10-4
50
k=4,8312x10-5
n=1,61041
0,9939
5,44x10-4
0,00653
60
k=5,5254x10-5
n=1,84180
0,9894
1,03x10-3
0,00927
50
k=7,4873x10-5
a=0,96349
0,9958
3,82x10-4
0,00458
60
k=9,7459x10-5
a=0,95955
0,9918
7,99x10-4
0,00720
50
a=0,96345
c=5,16348
L=262,63
0,9958
4,16x10-4
0,00458
60
a=0,95944
c=6,52896
L=258,87
0,9959
8,99x10-4
0,00720
50
n=0,88064
c=4,24283
L=253,50
0,9987
1,29x10-4
0,00142
60
n=0,82070
c=3,92076
L=222,05
0,9996
4,89x10-5
3,91x10-4
Figura 2. Comparación entre valores obtenidos con el modelo Page y
datos experimentales de secado de granos de maíz amarillo duro a
diferentes temperaturas
CONCLUSIONES
Se estudió el secado de granos de maíz amarillo duro, se
analizó la cinética de secado, y 6 modelos matemáticos
fueron ajustados a los datos experimentales. Los resultados
indican que
el modelo de Page y Henderson–Pabis
representaron los datos experimentales con mejor grado de
ajuste que los otros modelos.
El tiempo de secado disminuyó con el aumento de la
temperatura utilizada.