Cinética de secado para la elaboración de harina a partir de maíz suave (Zea mays L)

Cinética de secado para la elaboración de harina a partir de maíz suave (Zea mays L)

Drying kinetics for the production of flour from soft corn (Zea mays L)

Roxana García Culqui1, Lady Guevara Narváez1, Frank Ledesma García1, Tania Moreta Guangasí1, Rommel Pazmiño Vallejo1, Freddy Veloz Quinatoa1

1Carrera de Ingeniería Agroindustrial. Quinto Ciclo. Grupo 1. Transferencia de Calor

Resumen

El objetivo fue determinar la cinética de secado del maíz (Zea mays L), variedad INIAP 111 Guagal mejorado, en la elaboración de harina de maíz. Se realizó la recepción, desgranado, limpieza, se sometió al proceso de secado, molienda y tamizado. Se preparo tres muestras de similar tamaño de la materia prima a temperaturas no controladas entre 60°C – 80 °C durante 12 horas. El proceso de cinética de secado se realizó en una estufa marca Memmert a una temperatura constante de 104 °C durante 24 horas. Se tomó tres muestras 8.09 g; 10.02 g; 11.16 g respectivamente con una humedad inicial de 22.13% y con humedad final de 0,53%; 0,7%; 0,61%. Las variables que se midieron fueron: humedad en base seca, total y en equilibrio, flujo de calor, cantidad de calor, eficiencia, velocidad de secado. Se determinó que la velocidad de secado a mayores temperaturas favorece a la transferencia de masa y energía. Se estableció que el modelo que tuvo mayor ajuste para la cinética de secado a 104 °C por 24 horas fue de Henderson y Pabis R2 = 99,798%; mientras que para la deshidratación a 60 – 80 °C durante 12 horas el modelo matemático fue el de Page con un ajuste de 99,881%.

Palabras clave: Cinética, secado, maíz, modelo matemático, ajuste, Henderson-Pabis, Page.

Abstract

The objective was to determine the drying kinetics of maize (Zea mays L) INIAP 111 Guagal improved, in the production of corn flour. The grain was received, threshed, cleaned, dried, milled and sieved. Three samples of similar size of the raw material were prepared at uncontrolled temperatures between 60°C - 80 °C for 12 hours. The drying kinetics process was carried out in a Memmert oven at a constant temperature of 100 °C for 24 hours. Three samples were taken (8.09 g; 10.02 g; 11.16 g) respectively with an initial humidity of 22.13%. The variables measured were: moisture on dry, wet, total, equilibrium basis, heat flux, heat quantity, efficiency, drying rate. It was noted that the drying speed at higher temperatures favors the transfer of mass and energy. It was established that the model with the best fit for drying kinetics at 104 °C was that of Henderson and Pabis with a coefficient of determination of 99.798%, while for dehydration the mathematical model was that of Page with a fit of 99.881%.

Keywords: Kinetics, drying, corn, mathematical model, fit, Henderson-Pabis, Page.

1. Introducción

El maíz (Zea mays. L) es considerado una materia prima agroindustrial de origen agrícola, se la utiliza para la obtención de diferentes subproductos tales como harinas, bebidas, balanceado, tortillas, entre otros (Garcés, 2020). El componente químico principal del maíz suave es el almidón que corresponde hasta el 73% del peso del grano, también contiene hidratos de carbono como polisacáridos, fructuosa, sacarosa y glucosa (Anangonó, 2019). Para la conservación de las características organolépticas es necesario conocer el proceso de secado; el secado consiste en la remoción de humedad, mediante fenómenos de transferencia de calor y masa de manera simultánea; el secado artificial utiliza diferentes tecnologías y fuentes de energía; en este tipo de secado no interviene los factores climáticos externos (Cherres, 2018).

La cinética de secado son los cambios de humedad con respecto al tiempo (Quishpe, 2018).  En un ambiente controlado (condiciones óptimas para el secado) podemos establecer un modelo matemático que satisfaga la cinética de secado (Flores, 2019). Mediante el proceso de secado se logra obtener harina de maíz, la cual se utiliza comúnmente en el consumo comercial (Castro & Toapanta, 2018). Los modelos matemáticos expresados en el presente estudio (Newton Lewis, Page y Henderson y Pabis) son utilizadas para describir el fenómeno de secado (Gaibor et al, 2016). El presente trabajo tiene por objetivo estudiar la cinética de secado para la elaboración de harina a partir de maíz (Zea mays L) INIAP 111 Guagal mejorado.

1. Metodología

El maíz se recogió de la parroquia Santa Fé, perteneciente al cantón Guaranda – Ecuador.

Para el secado de maíz con fines de elaboración de harina se explica en la siguiente diagrama.

[pic 1]

Figura 1 Diagrama de proceso de secado de maíz suave para obtención de harina

Fuente: Los autores

1.  Cinética de secado

Para determinar la cinética del secado de maíz (Zea mays L) INIAP 111 Guagal mejorado, el grano fue desprendido de la coronta, pasando por una limpieza y depositado en bandejas de aluminio de 10 cm de radio, en una estufa de laboratorio a 100 °C y con una humedad inicial de 22,13% para las tres muestras. Las tres muestras iniciaron con un peso de 8,09 g; 10,02 g; 11,16 g, colocadas dentro de la estufa durante el proceso de secado. Las muestras fueron pesadas en intervalos de 1 hora durante 24 horas.

1. Modelos Matemáticos

La curva de secado obtenida experimentalmente fue modelada utilizando los modelos (1), (2), (3).

Algunos de estos modelos matemáticos fueron citados de acuerdo al artículo “Dendrometric characterization of corn cane residues and drying models in natural conditions in Bolivar Province (Ecuador)”, según (Gaibor et al, 2016), donde a, k, n son constantes, t es tiempo y MR relación de humedad adimensional.

Se midió el contenido de humedad en base húmeda () de las tres muestras del de maíz (Zea mays L) INIAP 111 Guagal mejorado, en relación a masa de agua () y masa inicial () de la materia, además el peso seco () mediante las ecuaciones (4) y (5).[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

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