1. “Cinética de secado de papaya (Carica
papaya L.) osmóticaente pretatada”
Guadalupe Yapur Villaseñor
17 de mayo del 2012

2. Drying’ 2002-Proceedings of the 13th International Drying
Symposium (IDS’ 2002) Beijing, China, 27-30 August’
2002, vol. B, pp. 992

3.  Objetivo del trabajo
 Introducción
 Materiales
 Método
 Experimentación
 Modelo Matemático
 Evaluación del Modelo
 Resultados
 Conclusiones

4.  El presente trabajo tiene como objetivo el
estudio y modelización de la cinética de
secado de cubos de papaya (Carica papaya L)
osmóticamente pre-tratada usando un
modelo difusional (segunda ley de
Fick), adaptado a una geometría cúbica y un
modelos empírico de dos parámetros.

5.  La calidad y el costo de manufactura son los
factores más importantes a considerar al
momento de elegir el método de preservación
en los alimentos.
 El agua tiene una influencia decisiva en la
calidad y durabilidad. La remoción del agua es la
principal tarea en la preservación de los
alimentos.
 Un mecanismo de preservación ampliamente
usado es el secado.

6.  Sin embargo, la remoción del agua lleva a un
decremento en los valores nutricionales y
organolépticos.
 La deshidratación osmótica es una buena
opción para conservar las propiedades de los
alimentos. Consiste en sumergir el alimento
en una solución acuosa de azúcar o sal con
alta presión osmótica.

7.  La deshidratación osmótica de frutas y verduras
se ha considerado como un pre-tratamiento al
secado ya que reduce el consumo de energía y
mejora la calidad de la comida.
 Las principales ventajas son: inhibición del
oscurecimiento enzimático, retención del color
natural sin la adición de sulfitos adicionales, alta
retención de compuestos volátiles durante el
subsecuente secado.

8.  La papaya (Carica
papaya L.) de similar
maduración y medidas
(3.5-4 kg) fueron
adquiridas en un
mercado local. La
fruta fue pelada a
mano y cortada en
cubos (20 mm).

9.  Pre-tratamiento Osmótico
 Una solución de 70°Brix de sacarosa fue
preparada. Cantidades apropiadas de sal y
ácido fueron añadidas.
 Los cubos de papaya fueron pesado y
colocados en matraces de 250
ml, conteniendo la solución osmótica. El
radio que se usó fue de 1:10 (fruta:solución).

10.  Las muestras fueron llevadas a una
incubadora que mantiene la temperatura a
30°C y una agitación de 11º rpm. Después de
4 horas las muestras fueron removidas de la
solución, lavadas con agua destilada y
drenadas para comenzar con el proceso de
secado.

11.  Un secador de cama fija con flujo de aire
continuo fue usado para realizar el experimento.
Se realizó el experimento con dos velocidades
flujo de aire (1.25 y 3.25 m/s) y dos temperaturas
(40 y 60°C).
 Se medía el peso de la muestra en intervalos de
tiempo de 15 minutos, durante la primera hora
del proceso de secado, cada 30 minutos, para las
siguientes dos horas, y cada hora hasta que el
equilibrio dinámico fuera alcanzado. Todos los
datos se obtuvieron por triplicados.

12.  La cinética de secado fue estudiada
relacionando el termino adimensional para la
humedad (Xt - Xe)/(X0 - Xe) y el contenido de
agua en la muestra, en función del tiempo.
 Para el modelado de la cinética de secado se
utilizó la solución de la segunda ley de Fick
obtenida por Crank, considerando una
distribución uniforme de la humedad y
ausencia de resistencias térmicas, para un
largo infinito.

13.  Donde:
 Xt = humedad promedio al tiempo t (kg agua/100 kg
materia seca);
 Xe= humedad en el equilibrio (kg agua/100 kg materia
seca);
 X0= humedad inicial (kg agua/100 kg materia seca);
 Def= difusividad efectiva del agua (m2/s);
 t= tiempo (s);
 L= altura media del cubo (m).

14.  La cinética de secado también puede ser
descrita por la ecuación conocida como el
Modelo Empírico de Page usado en el secado
de maíz.
 Donde:
 b = parámetro del modelo;
 K = constante de secado (s-b);
 t = tiempo (s).

15.  De acuerdo con la figura 1, la influencia de la velocidad de secado
observada a las dos temperaturas (40 y 60°C), la velocidad del aire
no tiene influencias en la cinética de secado.

16.  De acuerdo con la
figura 2, la
influencia de la
temperatura del
aire puede ser
observada. El
aumento de
temperatura hace
que la curva de
secado se
acentúe.

17.  El tiempo de secado
para un contenido de
2.55 a 0.75 kg de
agua/ kg de materia
seca es de un 20 al
30 % del tiempo total
de secado.
 Un periodo de
secado
considerablemente
largo sería necesario
para obtener una
humedad final menor
a 0.75 kg agua/ kg
materia seca.

18.  La velocidad de
secado claramente
aumenta cuando la
temperatura
aumenta.
Probablemente, la
disminución de
tamaño, la cual fue
muy pronunciada
durante el proceso se
secado, causó un
incremento en la
resistencia al
movimiento de la
humedad.

19. Figura 5- modelo de Fick y modelo empírico de Page para el proceso de secado de fruta osmóticamente deshidratada.
 La figura 5 muestra
el modelo
matemático del
experimento
usando el modelo
difusional adaptado
a una geometría
cúbica y al modelo
empírico de Page
para ambas
temperaturas
estudiadas.

20.  En la tabla 1, es posible observar que los datos
experimentales se ajustan bien al modelo empiríco de
Page con valores de desviación relativa aceptables.
Ciertamente este modelo abarca con los dos
parámetros la diminución de tamaño, y es
probablemente la razón de los buenos resultados
obtenidos.

21.  De acuerdo con la Tabla 2, se puede observar que el
modelo difusional presenta altos valores de desviación
relativa promedio. Esto se debe probablemente a que el
modelo difusional no considera la disminución de tamaño
durante el proceso de secado.
 Los valores de difusividad efectiva del agua dados por el
modelo difusional fueron de 1.08 x 10-9 m2/s a 40°C y de
1.61 x 10-9 m2/s a 60°C.

22.  Observando las curvas de secado en los modelos, se
puede apreciar la gran influencia de la temperatura en
el proceso de transferencia de masa. El tiempo de
secado mostró estar en función de la temperatura del
aire.
 Un periodo de velocidad constante de secado no fue
detectado y sólo un periodo de velocidad decreciente
fue observado. La velocidad de secado aumentó
cuando la temperatura aumentó, cuando el contenido
de humedad era entre 0.75 y 2.55 kg de agua/kg de
materia seca. En este rango de humedad, el tiempo
de secado está entre el 20 y el 30% del tiempo total.

23.  El modelo empírico de Page presenta valores
aceptables en el promedio de desviación
relativa (<10%). Los datos obtenidos en la
experimentación no se ajustaron bien al
modelo difusional, ya que obtuvo altos
valores en el promedio de desviación relativa.
Probablemente esto es causado porque no se
consideró el decremento de tamaño, el cual
fue claramente observado durante el
proceso.