Simulación matemática del proceso de secado de la Gracilaria chilena (Gracilaria Chilensis)

Mathematical simulation of drying process of chilean Gracilaria (Gracilaria Chilensis)

El objetivo de este trabajo es estudiar y modelar la cinética de secado por aire caliente del alga Gracilaria (Gracilaria chilensis)utilizando un secador convectivo diseñado y construido en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de La Serena a cinco temperaturas de bulbo seco (30, 40, 50, 60 y 70°C) y velocidad de aire de 2.0±0.2 $m^{.}{s}^{-}1$​. Para el modelado matemático se utilizan tres modelos empíricos (Newton, Henderson-Pabis & Page). Durante el experimento se observa solamente el periodo de velocidad decreciente, por lo que se utiliza la ecuación de la segunda Ley de Fick para el cálculo de la difusividad efectiva de agua. El proceso de secado presenta humedades finales entre 0.096 g agua/g m.s y 0.061 g agua/g m.s para 30°Cy 70°C, respectivamente. Tanto la difusividad como los parámetros cinéticos $k_1$​, $k_2$​ y $k_3$​ de los modelos propuestos presentan dependencia con la temperatura y al evaluarlos con la ecuación de Arrhenius se obtienen energías de activación de 39.92,33.85, 33.49 y 33.83 kJ·$mo{l}^{-}1$​, respectivamente. De acuerdo a los análisis estadísticos que se utilizan ($r^2$​, SSE, RMSE y $x^2$​),el modelo de Page muestra la mejor calidad de ajuste sobre los datos experimentales, otorgando así una buena herramienta para el modelado de la cinética de secado industrial de la Gracilaria chilensis y el cálculo del tiempo de secado a diferentes temperaturas, con el fin de alcanzar un contenido de humedad comercial aceptable internacionalmente.

INTRODUCCIÓN

La Gracilaria (Gracilaria chilensis) pertenece a las algas del género Gracilaria y orden Gracilariales, es comúnmente llamada “pelillo”, y su distribución geográfica en Chile es entre la región de Coquimbo y la isla de Chiloé (IV a X región), teniendo como hábitat bahías protegidas con fondos arenosos y areno-fangosos de aguas marinas poco profundas como estuarios, y en algunos casos adheridos a sustratos duros [1]. En Chile el rendimiento anual del cultivo de Gracilaria puede llegar a 126.000 toneladas, cerca del 60% proviene de cultivos en praderas [2]. Las exportaciones entre enero y noviembre del 2004 alcanzaron las 27.000 toneladas de alga seca, lo que representó el 21% de las exportaciones de productos pesqueros según línea de elaboración [3].

El alto valor comercial de la Gracilaria deshidratada, junto al Gelidium y Gigartina (otras algas marinas), se debe a que son las principales fuentes para la extracción del agar, representando éstas casi el 95% de la producción mundial [3]. El agar tiene un amplio uso en áreas tales como biotecnología, microbiología, medicina, química, farmacia y en el campo de la ciencia y tecnología de los alimentos. En esta última industria, su utilidad se debe a que actúa como un agente gelificante, ya que presenta la capacidad de absorber y retener humedad según sea su calidad, la que depende de la materia prima (tipo de alga), de los métodos de extracción y condiciones de secado. Algunos de los alimentos que contienen agar en su formulación se encuentran las cecinas, jaleas, yogures, conservas, helados, etc. [4].