Estudio comparativo de tres sistemas de secado para la producción de un polvo deshidratado de fruta

Abstract

Es de gran importancia para el desarrollo de la industria nacional, realizar trabajos de investigación que permitan entender mejor el comportamiento de materias primas autóctonas de nuestro país, como es el caso de la guanábana (Annona muricata L.) y así abrir nuevas posibilidades de comercialización diferentes al mercado en fresco. La presente investigación tuvo como propósito conocer la influencia de algunas de las variables de operación del secado por liofilización, aspersión y vacío sobre propiedades que sirven para identificar la calidad de un polvo deshidratado de fruta, como son la humedad, la solubilidad, la humectabilidad, el color y el contenido de vitamina C. Así mismo poder comparar los tres sistemas de secado desde el punto de vista de la calidad de los productos, propiedades termodinámicas y costos de operación y rentabilidad de las inversiones. Los hallazgos del trabajo permitieron establecer correlaciones lineales entre el % de humedad de los polvos de guanábana y la velocidad de congelación para la liofilización, el % de humedad y el flujo de alimentación para el secado por aspersión y esa variable y la presión de la cámara para el secado al vacío, dentro de los rangos experimentales. Se encontró también una correlación lineal entre el % de solubilidad y la velocidad de congelación en la liofilización. Para la vitamina C en la liofilización y en el secado al vacío y para la humectabilidad también en éste ultimo sistema de secado, se encontraron correlaciones polinómicas de segundo orden. La mayor diferencia de color (DE*) entre tratamientos se presentó en los polvos secados por aspersión. La mayor retención de vitamina C se presentó en la liofilización (entre 12% y 44%) y la solubilidad de los polvos alcanzó valores entre el 84.8% y el 91.5% para los polvos secados por aspersión, el 81.5% y 85.8% para los secados por liofilización y entre 72.3% y 81.5% para los de vacío. Se realizó el estudio de las isotermas de adsorción del polvo de guanábana y se compararon ente cinco secadores, estableciéndose que estas se ajustan con los modelos de GAB, Oswin y Peleg (R20.98). Por análisis multivariado se encontró que hay diferencias significativas entre las isotermas para cada temperatura y para cada sistema de secado. Los valores de humedad de la monocapa variaron entre 5.3% a 9.3%, siendo los mayores valores para el polvo secado por aspersión. Se determinaron los parámetros de los modelos de isotermas y se calcularon los calores de adsorción para cinco sistemas de secado. Se comprobó que en todos los casos se cumple la teoría isocinética. Se calcularon los costos de producción por Kg. de polvo de guanábana para los tres sistemas de secado y los costos de inversión. / Abstract: It is of great importance for the national industry´s development, to carry out new researches that better understand the behavior of native raw materials of our country. This is the case of the soursop (Annona muricata L.) and this study opens up new possibilities of marketing others than the fresh market. This research was aimed to evaluate some of the drying operation´s variables of each type of system (freeze, spray and vacuum drying) and it´s influence on properties that are used to identify the quality of a dried fruit powder, such as humidity, solubility, wettability, color and content of vitamin C. likewise, the study makes it possible to compare the three drying systems from the point of views of product quality, thermodynamic properties, operating costs and investment returns. The results allowed to establish linear correlations between the moisture’s percentage of soursop powders and the speed to freeze for freeze-drying, the feeding flow for the spray – dried and the pressure of the chamber for vacuum drying, within the pilot ranks. It was also found a linear correlation between the solubility percentage and freezing rate in freeze – drying. For vitamin C in freeze-drying and for both vitamin C and wettability in vacuum drying, they were found second-order polynomial correlations. The biggest difference in color (DE*) between treatments was presented at the spray-dried powders. The greater retention of vitamin C was founded in freeze-drying (between 12% and 44%). The solubility of the powders reached values between 72.3% and 81.5% for vacuum-drying. It was conducted an study for the adsorption isotherms of the soursop powders and five dryers were compared, the results showed the data best fit the models of GAB, Oswin and Peleg (R20.48). For the multivariate analysis it was found that there are significant differences between isotherms for each temperature and each drying system. The values of moisture for the monolayer ranged from 5.3% to 9.3%, with higher values for the spray-dried powder. The parameters of the isotherms models were determined and adsorption’s heats were calculated for five dried systems. It was proved that all cases met the isokinetic theory. Production costs were calculated per Kg. of powdered soursop for the three drying different systems. Simultaneously investment costs were established as well.