Modelamiento y analysis de transporte de humedad, acidez volatil y energia termica en el proceso de secado de cacao

El proceso de poscosecha de granos de cacao consiste en la recolección, apertura, fermentación, secado, selección y almacenamiento. La fermentación y secado son las principales operaciones de acondicionamiento para obtener un producto con características aromáticas y de sabor. La acidez formada durante la fermentación consta de 1% de ácidos volátiles, de los cuales 9/10 partes son de ácido acético. Este compuesto es de suma importancia durante la fermentación debido a que permite el desarrollo de actividad enzimático. Sin embargo, la excesiva acidez formada provoca a su vez que las características sean encubiertas por la presencia del mismo, por lo que el secado deberá tener no solamente la finalidad de eliminar humedad, sino también acidez. Dos formas de secado para granos de cacao son empleadas, el secado por exposición al sol (secado natural) y el secado artificial. Este último se caracteriza por presentar una baja eliminación de acidez comparada con respecto al natural. Es necesario encontrar condiciones que permitan la disminución adecuada de acidez durante el secado artificial y que se cumplan con las especificaciones necesarias de humedad para asegurar condiciones de almacenamiento y evitar contaminación microbiana, por lo que es necesario comprender los mecanismos de transporte que gobiernan el proceso de secado. Por lo antes descrito el presente trabajo tuvo como finalidad el desarrollo de un modelo matemático que describe el mecanismo de transporte en la fase dispersa y continua durante el secado artificial de cacao y analizar el comportamiento de los perfiles de acidez y humedad durante la fermentación para establecer las condiciones iniciales para la simulación del proceso de secado. El desarrollo del modelamiento matemático se baso en un método microscópico y macroscópico para la fase dispersa y continua respectivamente. Los granos de cacao son considerados como un medio poroso, el cual, contiene agua y acidez volátil en forma libre y en la superficie interfacial, entre las fases involucradas se tomó en cuenta el intercambio de masa y energía con respecto al flujo de aire. El modelo incluyo las propiedades fisica y termodinámicas en forma variable, dependientes de humedad y temperatura, además de considerar transporte interfacial en ambas fases y efectos de encogimiento. Las ecuaciones diferenciales parciales que se obtuvieron fueron resueltas numéricamente por el método de líneas empleando diferencias finitas centrales para las derivadas espaciales. Los resultados mostraron que la dinámica de humedad, la temperatura y la acidez simulada reprodujeron los datos experimentales, con las desviaciones típicas de forma experimental. Las consideraciones también permitieron observar los efectos en la región interfacial donde es la concentración de la cáscara la que tiene su influencia. El modelo propuesto puede ser empleado para la optimización con respecto al consumo de energía en base a las condiciones de humedad y acidez. Existe la necesidad de mayor información experimental de acidez durante el secado de cacao para obtener un mejor expresión de la difusividad. (Résumé d'auteur)