Ingeniería agrícola

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https://hdl.handle.net/10669/271

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Adaptacão de um modelo de temperatura dos grãos de café na torrefação
(2018-10-12) Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal
Objetivou-se com este trabalho ajustar um modelo de aquecimento para representar a cinética da temperatura dos grãos durante a torração do café. Foram usadas amostras de 350 g de grãos beneficiados retidos em peneira 17 e 18, de café arábica com teor de água de 0,1032 kgáguaproduto-1 (kga-1). Usou-se um torrador de cilindro giratório a queima constante de gás, cujas temperaturas iniciais foram de 290, 310, 345 e 380 °C, que diminuíram exponencialmente durante a operação até se equilibrar em 246, 269, 295 e 340 °C, respectivamente. O aquecimento dos grãos foi contínuo durante todo o processo. A cinética do aquecimento dos grãos dependeu da temperatura do torrador, onde a máxima taxa de aquecimento foi para os grãos submetidos à máxima temperatura de torrefação. Foi adaptado o modelo matemático de aquecimento dos grãos, considerando que calor do torrador é usado tanto para aquecimento da massa quanto para evaporação da água na superfície dos grãos. Observouse que o processo de torrefação foi realizado em condições não isotérmicas da parede. O modelo múltiplo exponencial que foi utilizado para aquecimento dos grãos durante a secagem foi adaptado adequadamente às condições de operação do torrador para representar a cinética do aquecimento do café durante a torrefação com r2 acima de 0,98.
Efecto de la masa sobre el tiempo de tostado en café
(2016-05) Abarca Mora, Royner; Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal; Castillo Vives, Jorge; Castro Castro, Iris V.; Herrera Quesada, Loana P.
Conocer cómo afecta la cantidad de masa el proceso de torrefacción del café se ha vuelto una necesidad, esto ante las distintas capacidades con las que cuentan los tostadores disponibles en el mercado, los cuales deben garantizar un tiempo de tostado aproximadamente entre 8 a 15 minutos, sin afectar la calidad final del café tostado. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la cantidad de masa inicial sobre el tiempo de tostado en tostador convencional. Para ello, se utilizó café de beneficiado con calidad sensorial tipo gourmet, con una distribución de tamaño con 70% sobre zaranda #20, densidad aparente de 637,0 ± 4,2 kg·m-3 y con un contenido de humedad de 0,1255 kg·kg-1. Se definieron cinco masas (250, 500,750, 1000 y 1250g), y la temperatura inicial del tostador fue 321 ± 1 °C. Se alcanzó el nivel de tueste medio con pérdida de masa de 16,2 ± 0,6% con tres repeticiones para cada tratamiento. Se obtuvo que el tiempo de tostado se incrementó proporcionalmente al aumento de la masa, estableciéndose una relación lineal entre la masa inicial y el tiempo de torrefacción del café con un coeficiente de determinación de 99,5 %. Los tiempos de tostado fueron: 4,6 ± 0,1; 8,8 ± 0,1; 13,4 ± 0,2, 16,4 ± 0,2 y 20,1 ± 0,6 minutos, respectivamente
Efecto de la temperatura en la cinética de secado de semillas de papaya sin mucílago
(2018-10-12) Vargas Fernández, Rebeca; Gómez Bolaños, Iván; Murillo Jiménez, Daniel; Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal
Las semillas de papaya tienen gran importancia en estudios genéticos para el mejoramiento de variedades, sin embargo, la composición de esta se caracteriza por un contenido promedio de aceite de 33% y un 29% de proteína, presentando bajos porcentajes de ácidos grasos, lo cual la coloca en una posición viable como un sustituto de harinas, así como para la industria de extracción de aceites para aplicaciones alimentarias, cosméticas y farmacéuticas. Se realizaron ensayos de secado de capa delgada de semillas de papaya 3 diferentes temperaturas: 45°C, 50°C y 55°C, con el fin obtener las curvas de secado de semilla de papaya. Para el estudio se desarrolló un prototipo de monitoreo de humedad relativa y temperatura del aire en tres puntos específicos de una secadora de convección forzada: en la entrada de aire del ventilador, después de la resistencia y después de pasar por la capa de semillas de papaya, por medio de un microcontrolador Arduino Uno, en conjunto con sensores de temperatura y humedad relativa (DHT22). Se determinó el efecto de la temperatura en el tiempo de secado. Previamente se seleccionó el modelo que mejor describe la cinética de secado de la semilla correspondiente al modelo de Page, por lo que a partir de las constantes de velocidad de secado (k) se usó la ecuación de Arrhenius para obtener la energía de activación para secado por convección forzada para semilla de papaya sin mucílago, obteniéndose un valor de 40 KJ mol-1 con ajuste de 99,34%.
Estudio de la cinética de cambio del color de café tostado usando análisis de imágenes en IMAGEJ
(2016) Valerio Cubillo, Ovidio; Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal; Abarca Mora, Royner; Barboza Barquero, Luis Orlando; Carmona Villalobos, Geovanni
Se estudió el nivel de color usando la escala L*, a* y b* para grano tostado de café (Coffea arábica), preparada para masas iniciales de 500 g con humedad inicial de 12,5 % b.h.. Se utilizó un tostador tipo convencional, donde se mantuvo estable la temperatura inicial del tostador y se produjeron cinco niveles de tostado. Cada muestra fue molida y las partículas fueron clasificadas por tamaño 60 mesh, luego fueron analizadas tomando fotografías, para las cuales se utilizó análisis de imágenes usando el software ImageJ. Se analizó el cambio de color a través de los valores de L*, a* y b* asociados al tiempo para los distintos grados de tueste y estudiaron los valores promedio para el total de pixeles y se encontró que la regresión de mejor ajuste corresponde a una curva polinómica de segundo grado con valores del coeficiente de determinación mayores al 98 %. Adicionalmente se encontró que entre mayor el grado de tostado, menor la desviación estándar de dichas escalas, mostrando mayor uniformidad en el análisis. Esto permite correlacionar de manera objetiva los grados de tueste de un modo que expresa la importancia de la metodología que es versátil, rápida y económica al hacer uso de software libre.
Nuevo modelo de calentamiento de los granos de café durante el tostado
(2018-10-12) Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal; Abarca Mora, Royner
El tostado del café es analizado principalmente con modelos basados en transferencia de calor y masa, cuyas soluciones son complejas. Una solución práctica se deriva del calentamiento continuo de los granos; que puede analizarse como la derivada de la temperatura con respecto al tiempo. El objetivo del presente trabajo fue determinar un modelo matemático de calentamiento de los granos de café durante el proceso de torrefacción. Fueron utilizados granos de café C. arabica, en masas de 400, 600, 800 y 1000 g y contenido de humedad de 8,73 %b.h. Se utilizó un tostador convencional con quema a gas directo y una temperatura interna de 280 °C. La temperatura de los granos se registró mediante un termómetro infrarrojo sobre la superficie de la masa de los granos. El modelo matemático se definió a partir de la razón de calentamiento de los granos, la cual derivó en una ecuación no lineal con ajuste decreciente exponencial simple con tres parámetros. Las constantes del modelo fueron obtenidas por regresión no lineal para cada masa (R2 > 88%). Al integrar la ecuación de la razón de calentamiento con los valores iniciales de tiempo y temperatura de los granos, se obtuvo la ecuación que describe el calentamiento de los granos en función del tiempo con coeficiente de determinación mayor que 98,7%. El modelo desarrollado es muy práctico porque además de ajustar adecuadamente la temperatura final de los granos también es sensible a la cantidad de masa colocada en el tostador.
Uso del sensor infrarrojo en el monitoreo del enfriamiento del café recién tostado
(2017-09) Abarca Mora, Royner; Bogantes Ledezma, Diego; Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal
El enfriamiento del café es una etapa esencial en el tueste de los granos, debe realizarse inmediatamente para detener las reacciones químicas y evitar el tueste excesivo. El objetivo del trabajo fue monitorear el proceso de enfriamiento del café tostado con un sensor infrarrojo de bajo costo. Se utilizó aire a temperatura ambiente para enfriar el café y se requirió de un ventilador centrífugo para succionar el aire a través de los granos. Se usó un sensor infrarrojo conectado al microcontrolador Arduino UNO, que registró temperaturas a cada segundo. El sensor infrarrojo resultó eficaz para monitorear la temperatura en la superficie de los granos de café recién tostados. Se determinó que la ecuación exponencial decreciente basada en la Ley de Enfriamiento de Newton ajustó los datos adecuadamente con un coeficiente de determinación mayor que 99,7 %. Con el sensor se determinó que al aumentar la masa de café disminuyó la capacidad enfriamiento del sistema.

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