SIMULACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LA DIFUSIVIDAD TÉRMICA DEL MMASATO (MASA DE YUCA FERMENTADA DILUIDA), EN FUNCION AL PORCENTAJE DE DILUCION

I. EL PROBLEMA

A. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el Perú existen diversas variedades de productos elaborados artesanalmente los cuales presentan una gran aceptación en el público consumidor; uno de los cuales es el masato (masa fermentada de yuca), bebida alcohólica obtenida a partir de la cocción de la yuca o mandioca, y luego sometida a un proceso de fermentación espontánea para su consumo en pequeña escala pero muy poco se conoce acerca de sus parámetros durante el proceso de transformación y el comportamiento de las propiedades termofísicas que estos presentan con relación al tratamiento térmico.

La difusividad térmica es muy importante para el estudio de la transferencia de calor, siendo necesario conocer los diferentes fenómenos de transporte que ocurren en la materia prima, como los cambios en su estructura química (desnaturalización de las proteínas, gelatinización del almidón, entre otros), se incentiva la investigación en alimentos, de lo que surge la necesidad de diseñar un sistema para determinar experimentalmente ecuaciones que gobiernen el comportamiento de transferencia de calor, variando los diferentes parámetros.

B. JUSTIFICACIÓN

Para la producción a gran escala del masato, es necesario determinar el tratamiento térmico al que éste será sometido ya que la transferencia de calor es una operación unitataria importante en la tecnología de los alimentos.

Para un diseño tecnológico en alimentos es necesario conocer diversas propiedades termofísicas del alimento como: la capacidad calorífica, la entalpía, la conductividad térmica y la difusividad térmica para poder realizar la simulación de algún proceso de transferencia de calor.

El siguiente trabajo nace para dar los primeros pasos en la investigación de las propiedades termofísicas siendo la difusividad térmica una de ellas ya que se requieren en el proceso de elaboración del masato (masa fermentada de yuca diluida).

II. MARCO TEÓRICO

A. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

Según GORDILLO et al. (2005), determinaron mediante la técnica fotoacústica (FA) de celda abierta permite medir la difusividad térmica de materiales orgánicos e inorgánicos, lo cual la convierte en una herramienta poderosa para el estudio del transporte de calor y por lo tanto fundamental en la optimización del procesado de alimentos. Se reportaron medidas de difusividad térmica tomadas por medio de esta técnica a muestras de café orgánico verde (café en almendra) de variedad caturra con diferentes porcentajes de humedad (8% - 16%), Los resultados mostraron una clara dependencia entre el contenido de humedad y la difusividad térmica, de tal forma que es posible usarlos como información para definir la temperatura y el tiempo de tostados adecuados.

GORDILLO et al. (2004) mediante su trabajo reportaron medidas de difusividad térmica de granos de café orgánico verde (café beneficiado) de variedad Caturra, provenientes de diferentes pisos térmicos del Departamento del Quindío usando la técnica fotoacústica (FA) de celda abierta. Las medidas realizadas teniendo en cuenta el ajuste de la amplitud y el retardo observado en la fase de la señal FA para bajas frecuencias. Dichas medidas son particularmente importantes para el proceso de alimentos, en el caso del café, para la optimización de su tostado industrial, ya que permiten hacer un mejor control de la temperatura y tiempo de tostado cuando los granos de café son clasificados.

ARÁMBULA et al. (2000), determinaron el proceso de deshidratación de la masa y de la tortilla de maíz evaluando mediante el coeficiente de difusión de agua, determinaron el coeficiente efectivo de difusión de agua (CEDA), el grado de cristalinidad y la difusividad térmica de masa cruda y masas obtenidas por extrusión, cocidas a seis temperaturas de proceso (cruda, 60, 70, 80, 90 y 100 ºC) y dos tiempos de reposo (0 y 24 h, almacenadas a 5 ºC). El valor del CEDA lo obtuvieron mediante un método rápido y simple, calculado a partir de curvas de deshidratación obtenidas a temperatura ambiente en las masas estudiadas. Se encontró que el CEDA depende de la humedad residual de la muestra. Al determinar la evolución del coeficiente de difusión respecto a la humedad residual de las muestras, desde 5 hasta 60 % (p/p), se encontró que todas las muestras presentaron un valor máximo para valores de humedad residual de 10 % (p/p). Las masas sin reposo presentaron mayores valores de los coeficientes, o sea, mayor velocidad de deshidratación, que las reposadas durante 24 h a 5 ºC. respecto a la temperatura de proceso, todas las masas procesadas a 80 ºC con y sin reposo, presentaron los menores coeficientes, la máxima cristalinidad y la mayor difusividad térmica; las masas presentaron menor propensión a la deshidratación y por lo tanto resultaron más adecuadas para su manejo. Las masas procesadas a 80 ºC, con reposo, produjeron tortillas con buenas características de calidad.

WELTI et al. (2005) aplicaron la ingeniería y fenómenos de transporte, transferencia de masa, calor y momentum al análisis de procesos complejos, como es el caso del tratamiento térmico de alimentos envasados en los cuales predomina la convección como mecanismo de calentamiento y enfriamiento. Presentando una breve reseña histórica de la evolución de las aplicaciones matemáticas y computacionales al análisis del calentamiento convectivo de alimentos envasados, de igual manera se da una idea general del estado del arte que guarda este tópico particular como un ejemplo de aplicaciones ingenieriles a temas vinculados con los procesos biotecnológicos, particularmente en la conservación de alimentos.

MUÑOZ (2002), determinó la difusividad térmica en pasta de murta en un rango de temperatura de 60 a 90 ºC y su dependencia con la temperatura, Mediante la metodología utilizada en 1965 por Dickerson y modificada por Poulsen (1982), encontrando que la pasta de murta presenta una difusividad térmica promedio, para una humedad de 82,3 % de: 1,15 x 10-7 m2/s en el rango de 60 a 70 ºC, 1,24 x 10-7 m2/s en el rango de 70 a 80 ºC y de 1,35 x 10-7 m2/s en el rango de 80 a 90 ºC. Modelos matemáticos reafirman la dependencia de la difusividad térmica con la temperatura.

B. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

1. La yuca

Según AHMED-EL DUSH (1994), la yuca es una planta que se aprovecha íntegramente de las raíces, se elaboran diferentes

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