En los últimos años, la aplicación de Ultrasonidos de Alta Intensidad (US) en procesos alimentarios ha despertado un gran interés debido a su capacidad para intensificar los fenómenos de transporte de materia. Esta capacidad es atribuida a una serie de mecanismos inducidos por los US que pueden afectar tanto la resistencia interna como la resistencia externa al transporte de materia. Además, la aplicación de US puede influir en la estructura del producto tratado y en consecuencia en su calidad final. Para poder tener un mejor conocimiento de los efectos de los US, tanto en el transporte de materia como en la calidad del producto final, es importante profundizar en la interacción entre la energía acústica y la estructura del alimento. Por lo tanto, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar la influencia de los US en el transporte de materia y en la interacción ultrasonidos-estructura del producto en varios sistemas sólido-líquido y sólido-gas. Respecto a las aplicaciones en sistemas sólido-líquido, se estudió el efecto de los US en el salado de carne y en el desalado de bacalao. En ambos estudios, el principal objetivo fue evaluar la influencia de la aplicación de US en las cinéticas de transporte de agua y NaCl, así como en la microestructura y en las propiedades físicas del producto final. Además, en el salado de carne (5±1 ºC), se estudió el efecto de la concentración de NaCl en la salmuera (50, 100, 150, 200, 240 y 280 kg NaCl/m3 ). En este sentido, se observó que la concentración de la salmuera afectó a la dirección del transporte de agua. Así, a concentraciones inferiores a 200 kg NaCl/m3 , las muestras se rehidrataron, mientras que a concentraciones mayores, la muestras sufrieron una deshidratación. En el caso del desalado de bacalao (4±1 ºC), se evaluó la aplicación de dos potencias acústicas diferentes. En ambos procesos, se analizó el transporte de materia mediante modelos difusivos. El análisis microestructural se realizó a través de diferentes técnicas: SEM, Cryo-SEM y microscopia óptica. Además, se evaluaron ciertos parámetros físicos del producto final, tales como la dureza y el hinchamiento de las muestras. Los modelos difusivos describieron de manera adecuada las cinéticas de transporte de agua y NaCl, tanto en salado como desalado, proporcionando una tendencia similar entre los datos experimentales y los calculados. En todos los casos estudiados, la aplicación de US intensificó significativamente (p<0.05) el transporte de materia, incrementando ambas difusividades efectivas (agua y NaCl). Además, en el caso del desalado de bacalao, se observó que al aumentar la potencia acústica aplicada al medio, la intensificación del transporte de materia fue más acusada. La ganancia de sal en el salado de carne provocó cambios en la textura, así, altos contenidos de NaCl conllevaron muestras más duras. La mayor dureza de la carne salada con US, comparada con la salada de manera convencional, pudo deberse a su contenido más alto de sal. Por otro lado, en el bacalao, el desalado produjo el hinchamiento y el ablandamiento de las muestras. Dichos efectos fueron más evidentes al aplicar US. Mediante el análisis microestructural se observó que, la carne salada con la aplicación de US presentó una distribución más homogénea de NaCl, mientras que en el bacalao desalado, los US produjeron un incremento de la anchura de las fibras musculares. En sistemas sólido-gas, se estudió la aplicación de US sin contacto directo tanto en el secado por aire caliente como en el secado a baja temperatura. En primer lugar, se estudió la aplicación de US en el secado a baja temperatura de bacalao salado. En este estudio se cuantificó la influencia de los US en las cinéticas de secado y en algunas propiedades físicas del producto final. Así, se realizaron experiencias de secado (2 ± 0.1 m/s) de bacalao salado a diferentes temperaturas (-10, 0, 10 y 20 °C) con (20.5 kW/m3 ) y sin la aplicación de US. En las muestras deshidratadas se analizó la capacidad de rehidratación (4 °C), el color, la textura y la microestructura. Con el fin de cuantificar la influencia de la aplicación de US y la temperatura durante el secado, las cinéticas de secado y de rehidratación se modelizaron mediante modelos difusivos y empíricos.En todas las temperaturas estudiadas, la aplicación de US durante el secado de bacalao incrementó la velocidad del proceso, alcanzando reducciones de tiempo de hasta un 50%. Por otro lado, el modelo difusivo describió adecuadamente las cinéticas de secado proporcionando porcentajes de varianza superiores al 99%. La aplicación de US incrementó significativamente (p<0.05) la difusividad efectiva hasta un 110%. Respecto a las propiedades físicas, las muestras secadas con US fueron más blandas y presentaron una mayor capacidad de rehidratación que las muestras secadas de manera convencional. Este hecho se relacionó con los cambios microestructurales observados, tales como, mayores espacios entre las miofibrillas y una mayor migración de la sal a la superficie de las muestras. Finalmente, la aplicación de US produjo cambios significativos (p<0.05) de color en el producto deshidratado. En el caso de la aplicación de US en el secado por aire caliente, se evaluó la respuesta de diferentes vegetales ante la energía acústica. Así, se estudió la aplicación de US en el secado por aire caliente (40 ºC y 1 m/s) de berenjena, patata, manzana y yuca aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 6, 12, 19, 25 y 31 kW/m3 ). La aplicación de US redujo el tiempo de secado en todos los productos analizados. Sin embargo, las reducciones dependieron del producto tratado, oscilando entre un 27%, en el caso de la yuca, y un 68%, para la berenjena. Con la finalidad de estudiar la influencia de los US tanto en la resistencia interna como en la resistencia externa al transporte de materia, las cinéticas de secado fueron modelizadas mediante modelos difusivos con diferente nivel de complejidad. Para las condiciones experimentales estudiadas, la resistencia externa resultó ser significativa. Así, su consideración en el modelo difusivo incrementó el porcentaje de varianza explicada de un 84%, valor obtenido por el modelo que no considera la resistencia externa, a un 98%. Sin embargo, cuando el encogimiento de la muestra resultó un fenómeno significativo, como en el caso de la berenjena, la difusividad efectiva identificada fue sobreestimada. Es por ello que, el modelo difusivo que considera ambos fenómenos (resistencia externa y encogimiento) se utilizó para describir con mayor precisión las cinéticas de secado de berenjena, alcanzándose porcentajes de varianza explicada superiores al 99% y errores relativos medios inferiores al 1.2%. La potencia ultrasónica influyó significativamente (p<0.05) en los parámetros cinéticos. Así, se observaron relaciones lineales significativas entre la difusividad efectiva y el coeficiente de transferencia de materia con la potencia ultrasónica En todas las temperaturas estudiadas, la aplicación de US durante el secado de bacalao incrementó la velocidad del proceso, alcanzando reducciones de tiempo de hasta un 50%. Por otro lado, el modelo difusivo describió adecuadamente las cinéticas de secado proporcionando porcentajes de varianza superiores al 99%. La aplicación de US incrementó significativamente (p<0.05) la difusividad efectiva hasta un 110%. Respecto a las propiedades físicas, las muestras secadas con US fueron más blandas y presentaron una mayor capacidad de rehidratación que las muestras secadas de manera convencional. Este hecho se relacionó con los cambios microestructurales observados, tales como, mayores espacios entre las miofibrillas y una mayor migración de la sal a la superficie de las muestras. Finalmente, la aplicación de US produjo cambios significativos (p<0.05) de color en el producto deshidratado. En el caso de la aplicación de US en el secado por aire caliente, se evaluó la respuesta de diferentes vegetales ante la energía acústica. Así, se estudió la aplicación de US en el secado por aire caliente (40 ºC y 1 m/s) de berenjena, patata, manzana y yuca aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 6, 12, 19, 25 y 31 kW/m3 ). La aplicación de US redujo el tiempo de secado en todos los productos analizados. Sin embargo, las reducciones dependieron del producto tratado, oscilando entre un 27%, en el caso de la yuca, y un 68%, para la berenjena. Con la finalidad de estudiar la influencia de los US tanto en la resistencia interna como en la resistencia externa al transporte de materia, las cinéticas de secado fueron modelizadas mediante modelos difusivos con diferente nivel de complejidad. Para las condiciones experimentales estudiadas, la resistencia externa resultó ser significativa. Así, su consideración en el modelo difusivo incrementó el porcentaje de varianza explicada de un 84%, valor obtenido por el modelo que no considera la resistencia externa, a un 98%. Sin embargo, cuando el encogimiento de la muestra resultó un fenómeno significativo, como en el caso de la berenjena, la difusividad efectiva identificada fue sobreestimada. Es por ello que, el modelo difusivo que considera ambos fenómenos (resistencia externa y encogimiento) se utilizó para describir con mayor precisión las cinéticas de secado de berenjena, alcanzándose porcentajes de varianza explicada superiores al 99% y errores relativos medios inferiores al 1.2%. La potencia ultrasónica influyó significativamente (p<0.05) en los parámetros cinéticos. Así, se observaron relaciones lineales significativas entre la difusividad efectiva y el coeficiente de transferencia de materia con la potencia ultrasónica aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. En resumen, a partir de los resultados obtenidos en este trabajo, se han encontrado diversos factores que son comunes en las aplicaciones de los US en sistemas solido-líquido y en sólido-gas. En primer lugar, se ha demostrado el potencial de los US para intensificar las cinéticas de transporte de materia en ambos sistemas. Además, en ambos casos, los efectos mecánicos atribuidos a la aplicación de US provocaron cambios en la estructura del producto, así como también en las propiedades físicas del material tratado que deben de tenerse en cuenta en vistas a preservar la calidad de los productos. Además, en los sistemas sólido-gas, se ha observado la influencia de la estructura del producto en la efectividad de los US durante el secado. Esto se ha atribuido a la diferencia de impedancias entre el aire y el producto / Ozuna López, C. (2013). Estudio de la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad en sistemas sólido-líquido y sólido-gas. Influencia en la cinética de transporte de materia y en la estructura de los productos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34779 / Alfresco

Se estudió el proceso de secado spray como alternativa de menor costo para obtener bacterias probióticas deshidratadas. Se estudió el efecto del proceso sobre la viabilidad y funcionalidad de las mismas. Los resultados demostraron que es posible lograr y conservar bacterias probióticas deshidratadas en diferentes matrices alimentarias.

El objetivo del presente trabajo de investigación fue la deshidratación por métodos combinados de frutos de carozo, nectarinas Caldesi (Prunus persica var. nectarina) y ciruelas D´ente (Prunus doméstica L.). Se utilizaron dos técnicas sucesivas de conservación: ósmosis directa seguida de secado por aire, para lo cual se ensayaron distintas variables de estudio (tipo y concentración de la solución osmótica, temperatura osmótica, relación fruta/solución, temperatura de secado y tiempo de procesamiento). Del tratamiento osmótico, se evaluó la humedad, la pérdida de agua, el contenido de sólidos solubles, la ganancia de sólidos y los coeficientes efectivos de difusión de agua y de sólidos. Del secado por aire caliente se obtuvieron cinéticas de pérdida de humedad a las cuales se les ajustaron modelos teóricos y se analizó la influencia de las variables del proceso sobre la pérdida de humedad, los parámetros cinéticos y de transferencia de masa. El producto deshidratado por técnicas combinadas fue evaluado en cuanto a los parámetros de calidad color (mediante el colorímetro Minolta y el análisis de la imagen), textura (Firmeza), capacidad de rehidratación y contenido de antioxidantes (Fenoles Totales, Flavonoides). La pérdida de humedad, la velocidad de secado y el coeficiente efectivo de difusión se incrementaron con respecto al aumento de la temperatura de secado. Asimismo se observó que todos los tratamientos presentaron únicamente el período de velocidad decreciente, durante el secado con aire, por lo que el tratamiento osmótico favoreció la pérdida de humedad en las muestras. El secado por métodos combinados permitió disminuir la actividad acuosa mediante la eliminación del agua y la incorporación de solutos provenientes del tratamiento osmótico. La estabilidad del producto fue comprobada mediante el almacenamiento, sin producirse modificaciones importantes en la apariencia. Los parámetros de calidad fueron influenciados fundamentalmente por la temperatura de secado y por las condiciones de deshidratación osmótica. El estudio y análisis del tratamiento combinado junto a la evaluación de la calidad final de los frutos deshidratados permite optimizar el proceso de modo de lograr un secado eficiente que permita prolongar la vida útil de los frutos de carozo pero sin perder los atributos de calidad que garantizarán la aceptación del producto por parte de los consumidores. / The aim of this research work was the dehydration by combined methods of stone fruit, nectarines Caldesi (Prunus persica var. nectarine) and plums D’ente (Prunus domestica L.). Two consecutive techniques of conservation were used, direct osmosis followed by drying by air, for which different variables of study were assayed (type and concentration of the osmotic solution, osmotic temperature, fruit/agent ratio, drying temperature and processing time). From the osmotic treatment, moisture, water loss, content of soluble solids, solids gain and the effective diffusion coefficients of water and solids were evaluated. From the hot air drying, kinetics of moisture loss was obtained to which theoretical models were adjusted. The influence of the variables of the process on the moisture loss, kinetics parameters and mass transfer were analyzed. The product dehydrated by combined techniques was evaluated in relation to the quality parameters of color (through Minolta colorimeter and image analysis), texture (Firmness), rehydration ability and antioxidants (Total Phenols, Flavonoids). Moisture loss, drying speed and the effective diffusion coefficient increased in relation to the increase in drying temperature. Likewise, it was observed that all the treatments presented only the period of decreasing speed during hot air drying. Thus, the osmotic treatment favored moisture loss in the samples. Drying by combined methods allowed decreasing water activity through water elimination and the incorporation of solutes from the osmotic treatment. The product stability was proved during storage, without important modifications in the appearance. The quality parameters were influenced mainly by drying temperature and by the conditions of osmotic dehydration. The study and analysis of the combined treatment together with the evaluation of final quality of the dehydrated fruit allow for the process optimization, to reach an efficient drying which enables to extend the shelf life of the stone fruit without losing the quality attributes which guarantee the acceptance of the product by the consumers.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1051701 bytes, checksum: aaea4730523b61480fcd7621b67f8f7e (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / The Cordia verbenacea species, known as Erva Baleeira has been mostly studied by its pharmacologic properties since it has a curative potential as an anti-inflammatory, an analgesic, and an anti-ulcer gene; however, the effect of the drying process on this species has not been analyzed yet. The main purpose of this work was to evaluate the influence of the drying air temperature in the quantity and quality of the cordia s essential oil; therefore, in order to reach that objective, some leaves of this plant species were collected during august of 2013 from the Experimental Vale do Piranga farm, which belongs to EPAMING. Consequently, the vegetal material was carefully selected and dried. The stablished temperatures for that process were 40, 50, 60, and 70 Celsius degrees, with the aim of evaluating the quantity and quality of the essential oil obtained from dried leaves compared to fresh leaves oil. A Clavenger type apparatus was used for the essential oil extraction from cordia leaves and afterward, the appropriate gas-chromatographic analysis was performed (GC-MS-GCFID). In summary, the results of the study allow one to conclude that the content of the cordia s essential oil was affected by the drying air temperatures while the one obtained from fresh leaves remained unaltered. In addition, between all the active principles found, only &#945;- humulene had a deducted concentration due to the influence of the drying process compared to the fresh plant. / La especie Cordia verbenacea, conocida como Erva Baleeira , ha sido objeto de estudio por sus propiedades farmacológicas, confirmándose su potencial como anti-inflamatorio, analgésico, e anti-ulcero génico, sim embargo aún no se ha estudiado el efecto que tiene el proceso de secado en esta especie. El objetivo de este trabajo fue evaluar la influencia que tiene la temperatura del aire de secado en la cantidad y calidad de aceite esencial de cordia, para cumplir dicho objetivo, hojas de esta especie fueron obtenidas de un cultivo de la hacienda Experimental Vale do Piranga, perteneciente a EPAMIG, en el mes de agosto del 2013, posteriormente el material vegetal fue seleccionado y llevado al secado. Las temperaturas establecidas fueron de 40, 50, 60 y 70 °C y de esta manera evaluar la cantidad y calidad del aceite esencial obtenido de hojas secas en comparación con el aceite obtenido de muestras frescas. En la extracción de aceite esencial de hojas de cordia, se usó un aparato tipo Clevenger y posteriormente se realizó el respectivo análisis cromatografico a gas (GC-MS GCFID). Puede concluirse que el contenido de aceite esencial fue afectado por las temperaturas del aire de secado, respecto al aceite esencial obtenido de hojas frescas y que dentro de los principios activos encontrados, solamente el &#945;-humulene tuvo su concentración disminuida por influencia del proceso de secado cuando comparado con la planta fresca.

Automatiza el proceso de secado y selección del cacao en grano sin alterar las características sensoriales y previniendo los riesgos laborales asociados. La investigación fue de tipo explicativa. El enfoque es mixto (cualitativo-cuantitativo) ya que engrano la opinión de expertos con la interpretación de datos estadísticos arrojados a lo largo del análisis. El diseño de la investigación es descriptivo y semi-experimental. El tipo de muestreo fue aleatorio no probabilístico, ya que la muestra utilizada en la investigación fueron lotes de cacao provenientes de diversos cantones de la provincia del Guayas y Los Ríos, Ecuador. Utilizó los instrumentos calibrados para la medición, para la determinación de las características sensoriales se usó un panel sensorial calificado y experimentado, y para la determinación de los riesgos laborales se usaron técnicas validadas internacionalmente. El resultado con mayor relevancia fue que para secar un cacao de manera homogénea, que conserve las características sensoriales en un secador circular provisto de dos paletas, se debe mantener la temperatura a 60°C y a una revolución de 1,2 RPM usando GLP como combustible en su intercambiador de calor. / Tesis

Ingeniera Civil Química / El consumo energético, para las empresas productivas resulta ser una de sus principales contingencias, debido al sostenido aumento que han experimentado los precios de los combustibles. Para el caso de las máquinas papeleras, el mayor consumo energético dentro de su proceso de fabricación ocurre en las etapas de secado, las cuales tienen como objetivo remover una gran cantidad de agua desde la hoja ya formada, mediante el uso de energía térmica. Esta etapa consta fundamentalmente de dos subprocesos. En primer lugar, cuenta con un sistema de vapor y condensado, en el cual el papel es secado por conducción, mediante el contacto con un cilindro secador alimentado con vapor, y posteriormente por una capota de aire caliente que en contacto con el papel, lo seca por convección. El objetivo general de este trabajo es establecer los parámetros operacionales que permitan optimizar el consumo específico de combustible en procesos de secado de papel tissue, específicamente en la capota de aire caliente, en la Máquina Papelera N°2 de CMPC Tissue, Planta Talagante. Esta planta cuenta con una producción anual de 59.000 [ton/año], y sus productos terminados se identifican con las marcas Elite, Confort, Nova, Noble y Ladysoft, entre otros. Para llevar a cabo esta tarea, se realiza un análisis teórico del proceso de secado, en el cual se identifican las siguientes variables relevantes para los fenómenos de transferencia de calor involucrados: velocidad, temperatura, flujo y humedad del aire. Operacionalmente, estas variables se pueden controlar mediante el manejo de parámetros de proceso, tales como la velocidad de los ventiladores de recirculación de aire y la apertura de dampers de entrada y de salida del sistema de capota de aire caliente. Por lo anterior, se planifican dos fases experimentales a desarrollar. En la primera, se busca observar la influencia de la velocidad y flujo del aire en el proceso de secado, utilizando diversos valores de velocidad de los ventiladores de recirculación del aire. En la segunda, se exploran distintos valores de apertura en los dampers para controlar el flujo y humedad del aire. Los resultados obtenidos indican un menor consumo específico de energía para el caso en que se opera con mayores velocidades en los ventiladores de recirculación, y por ende, cuando el sistema trabaja con un mayor flujo de aire, alcanzándose una disminución del 16% en el consumo específico de combustible. La primera condición descrita se atribuye a que el sistema opera con un coeficiente de convección de calor mayor, debido al aumento en la velocidad el aire. En segundo lugar, una mayor apertura en los dampers de entrada y mayor cierre en los de salida, establecen una condición de operación con mayor flujo de aire, lo que favorece la transferencia por convección e intercambio másico.

Dado el acelerado crecimiento del sector agroexportador peruano, impulsado por el boom de nuestra gastronomía, un creciente grupo de productores han apostado por la exportación de sus productos con un valor agregado: fruta deshidratada. Apuesta que los ha llevado a tener como clientes al mercado europeo y generando ingresos superiores a la venta de fruta convencional. La presente investigación tiene como objetivo principal, diseñar un prototipo de secador homogéneo de frutas utilizando flujo controlado de aire caliente, actualmente viéndose afectada por las variaciones de temperatura por exposición a la luz solar, además no habría un control de los agentes atmosféricos y la consideración de tiempos largos de exposición. Se eligió la muestra a analizar, manzana del tipo Golden delicious, pues esta variedad de manzana posee la característica que elimina con mayor rapidez la humedad almacenada en su interior, así como, mantiene la mayoría de sus propiedades nutricionales luego del proceso de secado, además de tener un agradable aroma y sabor. Se realizaron 5 ensayos con muestras distintas de manzana, calculándose los valores de la humedad, velocidad de secado y calor necesario para lograr eliminar la presencia de agua en las muestras, además se calculó que el tiempo de secado en cada ensayo, obteniéndose un tiempo de secado promedio equivalente a 4,14046h, con una temperatura interna en la cámara de secado de 50°C, aun flujo de aire caliente equivalente a 7.8m/s. el cálculo de estos parámetros se detallan en el objetivo 2 de esta tesis. Los softwares usados para el cálculo y elección de materiales fueron el AutoCAD 2017, Matlab 2015, Labview®, Eagle CADsoft y hojas de cálculo en Excel.

Tesis por compendio / [ES] El objetivo de la presente tesis es el de desarrollar y utilizar técnicas basadas en la fotónica de baja frecuencia, como la radiofrecuencia, las microondas y los infrarrojos, para monitorizar de forma no destructiva procesos utilizados en la industria agroalimentaria, desde el punto de vista de la termodinámica irreversible. Estudiar los distintos fenómenos que ocurren durante la operación de deshidratación de patata mediante el secado con aire caliente combinado con microondas, utilizando la termografía infrarroja para monitorizar los perfiles de temperatura superficial que presenta la muestra, la espectrofotometría en el rango de las microondas y la termodinámica irreversible para modelizar el proceso. Desarrollar un sistema de monitorización de la congelación de la carne de pollo, que permita obtener datos del proceso a tiempo real y de forma no invasiva mediante la espectrofotometría en el rango de la radiofrecuencia y la termografía infrarroja. A su vez, con esos datos se modelizará el comportamiento del producto a lo largo del proceso de congelación, utilizando los principios de la termodinámica irreversible para estimar los distintos fenómenos que ocurren. Desarrollar una herramienta de predicción de los distintos estados del agua y la sacarosa durante el proceso de caramelizado de manzanas, basada en las propiedades dieléctricas obtenidas mediante la espectrofotometría en el rango de las microondas. Diseñar y desarrollar un sensor basado en las propiedades dieléctricas en el rango de la radiofrecuencia, capaz de monitorizar en tiempo real y de forma no invasiva con el medio las cinéticas de liberación de compuestos encapsulados en matrices de alginato en un medio líquido. Utilizando este nuevo sensor se pueden modelizar y estudiar las cinéticas de liberación y utilizarse para diseñar la encapsulación de compuestos. / [CA] L'objectiu de la present tesi és el de desenvolupar i utilitzar tècniques basades en la fotònica de baixa freqüència, com ara la radiofreqüència, les microones i els infrarojos, per monitoritzar de forma no destructiva processos utilitzats a la indústria agroalimentària, des del punt de vista de la termodinàmica irreversible. Estudiar els diferents fenòmens que ocorren durant l'operació de deshidratació de patata mitjançant l'assecat amb aire calent combinat amb microones, utilitzant la termografia infraroja per monitoritzar els perfils de temperatura superficial que presenta la mostra, l'espectrofotometria al rang de les microones i la termodinàmica irreversible per modelitzar el procés. Desenvolupar un sistema de monitorització de la congelació de la carn de pollastre, que permeti obtenir dades del procés a temps real i de manera no invasiva mitjançant l'espectrofotometria al rang de la radiofreqüència i la termografia infraroja. Alhora, amb aquestes dades es modelitzarà el comportament del producte al llarg del procés de congelació, utilitzant els principis de la termodinàmica irreversible per estimar els diferents fenòmens que ocorren. Desenvolupar una eina de predicció dels diferents estats de l'aigua i la sacarosa durant el procés de caramel·litzat de pomes, basada en les propietats dielèctrics obtingudes mitjançant l'espectrofotometria al rang de les microones. Dissenyar i desenvolupar un sensor basat en les propietats dielèctrics al rang de la radiofreqüència, capaç de monitoritzar en temps real i de forma no invasiva amb el medi les cinètiques d'alliberament de compostos encapsulats en matrius d'alginat en un medi líquid. Utilitzant aquest sensor nou es poden modelitzar i estudiar les cinètiques d'alliberament i utilitzar-se per dissenyar l'encapsulació de compostos. / [EN] The objective of this thesis is to develop and use techniques based on low-frequency photonics, such as radiofrequency, microwaves and infrared, to non-destructively monitor processes used in the agri-food industry, from the point of view of irreversible thermodynamics. To study the different phenomena that occur during the potato dehydration operation by drying with hot air combined with microwaves, using infrared thermography to monitor the surface temperature profiles of the sample, spectrophotometry in the microwave range and thermodynamics. irreversible to model the process. Develop a monitoring system for the freezing of chicken meat, which allows data to be obtained from the process in real time and non-invasively through spectrophotometry in the radiofrequency range and infrared thermography. In turn, with these data, the behavior of the product will be modeled throughout the freezing process, using the principles of irreversible thermodynamics to estimate the different phenomena that occur. To develop a prediction tool for the different states of water and sucrose during the candying process of apples, based on the dielectric properties obtained by spectrophotometry in the microwave range. Design and develop a sensor based on dielectric properties in the radiofrequency range, capable of monitoring in real time and non-invasively with the medium the release kinetics of compounds encapsulated in alginate matrices in a liquid medium. Using this new sensor, release kinetics can be modeled and studied and used to design the encapsulation of compounds. / The authors acknowledge the financial support from THE SPANISH MINISTERIO DE ECONOMÍA, INDUSTRIA Y COMPETITIVIDAD, Programa Estatal de I+D+i orientada a los Retos de la Sociedad AGL2016- 80643-R, Agencia Estatal de Investigación (AEI) and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Juan Ángel Tomás-Egea wants to thank the FPI Predoctoral Program of the Universitat Politècnica de València for its support. This paper is part of the I+D+i PID2020-116816RB-I00 project, funded by MCIN/ AEI/10.13039/501100011033. / Tomás Egea, JÁ. (2022). Fotónica aplicada a la monitorización de procesos y al desarrollo de sensores en la industria agroalimentaria [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182292 / TESIS / Compendio

El procesamiento postcosecha de raíces de maca (Lepidium meyenii Walp., Brassicaceae), un cultivo tradicional altoandino, implica un secado lento en el campo antes de la molienda para producir harina. La deshidratación progresiva de los tejidos y la liberación de enzimas hidrolíticas y sustratos de los compartimentos celulares da como resultado la acumulación lenta de monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos libres. Un perfil cinético más complejo y rápido es el de la degradación de glucosinolatos. Durante el secado se generan una serie de productos de acumulación estables, y también intermediarios reactivos, algunos de los cuales tienen propiedades bioactivas notables. Entre estos se encuentran las macamidas, inhibidores de la degradación de los neurotransmisores endocannabinoides en el sistema nervioso de los mamíferos. Las macamidas son el resultado de la condensación de bencilamina, un producto de hidrólisis de glucosinolatos, con ácidos grasos liberados por la hidrólisis de lípidos. Investigaciones recientes se han centrado en desarrollar procesos de secado en condiciones controladas que puedan modular la bioquímica de la hidrólisis de glucosinolatos para optimizar el contenido de compuestos bioactivos en la harina de maca. El secado de maca triturada en horno a temperatura moderada (35 °C) bajo un flujo de aire controlado genera bencilamina como producto primario de acumulación, que representa hasta el 94% del glucosinolato hidrolizado en la harina. La evidencia cinética sugiere que tanto los bencenoides desaminados como las macamidas, que representan menos del 5% de glucosinolato hidrolizado, se generan a partir de la bencilamina acumulada a través de la actividad de aminaoxidasas o por la condensación con ácidos grasos libres, respectivamente. Etapas posteriores de deshidratación resultan en cambios en las proporciones molares de los distintos bencenoides desaminados, tales como ésteres de ácido benzoico y alcohol bencílico. En este reporte se propone que estos son el resultado de cambios en las tasas de las semirreacciones reductivas y oxidativas de aldehído-deshidrogenasas endógenas y que es la relación entre la desaminación de bencilamina o de su condensación a amidas lo que determina los rendimientos finales de macamidas en relación con bencenoides y sus ésteres en la harina de maca. Las condiciones redox durante el secado determinan, por lo tanto, el perfil bioactivo y calidad de la harina de maca generada, y son factores a tomar en cuenta para una eventual estandarización de este proceso.

Los transformadores son elementos ampliamente utilizados en el sector industrial y energético. Para la puesta en servicio de los mismos o como parte del mantenimiento preventivo o correctivo, resulta necesario aplicar un procedimiento de secado para reducir la humedad presente en el aislamiento. Actualmente, uno de los métodos utilizados para transformadores de baja o mediana potencia es el de secado por circulación de aire caliente, que se realiza principalmente en hornos eléctricos. Al ser el tiempo de secado superior a 8 horas, se tiene un consumo de energía bastante elevado. Además, durante el secado no se dispone de información sobre la humedad del proceso, por lo que es solo al final del mismo que se puede evaluar si el secado fue exitoso. Entonces, para generar un mayor ahorro de energía surgió la iniciativa por parte de la universidad de desarrollar un horno de secado para transformadores que utilice gas como fuente de calor, además de incorporar en este el monitoreo de la humedad para obtener mayor información del proceso. La investigación realizada en este trabajo de tesis tuvo como objetivo principal, analizar el sistema electrónico del equipo inicial desarrollado en el documento "Diseño e implementación de un sistema de control de temperatura y monitoreo de humedad para un horno de secado de transformadores" (Li, J, 2015), el mismo que no se encontraba operativo por falta de mantenimiento. Para ello se evalúan los sensores y actuadores presentes en el sistema, así como sus respectivos circuitos de acondicionamiento y control, además de la interfaz de usuario propuesta y el sistema de control para una temperatura entre 90°C y 120°C. En base a esto se diseñan e implementan mejoras para que el horno funcione como prototipo final. Una vez implementado el sistema electrónico y validado su funcionamiento, se realizaron pruebas para analizar el comportamiento del horno ante diferentes condiciones de ventilación y presión del gas de suministro. Esta evaluación permitió asegurar que el horno de secado reduzca efectivamente la humedad en el ambiente interno. Posterior a este análisis se obtiene como resultado final un control de temperatura con tiempo de establecimiento máximo de 12 minutos y con una estabilidad de +/- 3.5 °C.