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
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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.
