Diseño y construcción de un deshidratador solar de frutos tropicales

Design and building of solar dryer equipment for tropical fruits

El agotamiento de recursos fósiles y las implicaciones ambientales asociadas a su uso han originado interés en recursos renovables. Dentro de éstos, la energía solar presenta gran potencial en los procesos de obtención de energía y calor, específicamente, en el desarrollo de procesos de deshidratación de frutos. Este artículo describe el diseño y construcción de un equipo de deshidratación solar de flujo inducido. Los instrumentos obtenidos como resultado de este estudio permiten el desarrollo del proceso de deshidratación en frutos tropicales de diferentes características físicas y organolépticas. En primer lugar, el estudio se centra en la selección del punto de implementación del equipo y la selección de la disposición constructiva del mismo. Posteriormente, se realiza el diseño, dimensionamiento y construcción de los materiales. Finalmente, se realizan pruebas de deshidratación; los resultados se comparan con datos obtenidos en equipos de deshidratación tradicionales y con datos de mode los matemáticos empleados en dichos procesos. Los resultados evidencian diferencias de un 20% en los tiempos de procesamiento, al emplear energía solar en comparación con energía obtenida de recursos fósiles; de la misma forma, se establece que el modelo de Page modificado es el que mejor se ajusta a los datos obtenidos del proceso de deshidratación desarrollado en este estudio. Las innovaciones de diseño desarrolladas en esta investigación permiten la obtención de frutos deshidratados de manera homogénea y la reducción de emisiones de CO₂.

1. Introducción

La aplicación de procesos de deshidratación de alimentos ha sido útil para su conservación, reducción del peso y disminución de espacio de almacenamiento [2], ya que es un método que permite la eliminación de cierto contenido de humedad, alargando su vida útil y manteniendo gran parte de sus propiedades [1]. A lo largo del tiempo se han modificado dichos procesos con la implementación de nuevas tecnologías que amplían la variedad de productos y presentaciones en el mercado de los mismos. En un principio, se empleaban sistemas abiertos de secado al sol, los cuales han sido reemplazados por sistemas mecanizados que obtienen calor de calderas y que, mediante el uso de ventiladores, fuerzan el paso del aire a través del producto de interés, reduciendo los tiempos de procesamiento y obteniendo una mejor calidad del producto. Pero estos equipos son costosos y requieren cantidades considerables de combustible o electricidad para operar [1].

Actualmente, existen diversas alternativas para realizar el proceso de deshidratación de alimentos, dentro de las cuales se considera el deshidratador solar. Los equipos empleados para este fin presentan mayor eficiencia que el secado al sol y menores costos de operación que los deshidratadores mecanizados. Los deshidratadores solares son una opción viable y económica que contribuye a la reducción de emisiones nocivas al ambiente [1].

Diversos diseños de calentadores indirectos de aire han sido propuestos y discutidos  en la literatura.  El desempeño de estos equipos ha demostrado ser superior en velocidad y calidad de deshidratación a otros tipos de deshidratadores solares. En este tipo de equipos, el colector solar es el componente más importante; cualquier tipo de mejora obtenida en este aspecto incrementará el rendimiento térmico del sistema de deshidratación. Es por esta razón que cualquier esfuerzo encaminado en esta dirección es considerado de gran interés. De esta forma se logra acelerar el proceso de deshidratación y se excluye la necesidad de emplear sistemas auxiliares de respaldo para proveer calor en periodos de baja radiación [2].