“Construcción de un deshidratador solar de armario para hortalizas, frutas frescas y carnes”
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Resumen: La tecnología que se aplica actualmente para procesar y conservar los alimentos es muy costosa, requiriendo de muchos aditivos y conservantes para almacenar los alimentos en buen estado por un largo periodo, además de equipos muy costosos que demandan grandes cantidades de energía eléctrica. Estos métodos convencionales han venido causando una serie de daños a la salud del ser humano en los últimos tiempos. Es por este motivo que surgió la necesidad de elaborar un deshidratador solar, cuyo principio es captar la radiación solar y el flujo de aire caliente, este experimento se llevó a cabo en nuestra misma institución educativa ”Ignacio Merino”, donde se
diseñó el deshidratador sobre una estructura de madera, la cual estaba tapizada con un plástico transparente en la parte exterior y en el fondo un plástico negro, que permite la mayor absorción de la radiación solar, además una abertura frontal que permitió la entrada del aire caliente, que es el que posteriormente eliminara el agua presente en los alimentos tales como hortalizas, condimentos verdes y frutas. Su estructura no permite que existan posibilidades de contaminación alguna, logrando alargar la duración de los alimentos y conservación de los mismos. El objetivo de esta investigación fue elaborar el deshidratador solar para presentarlo como un instrumento alternativo en la conservación agroecológica de alimentos en las comunidades, además que representa un implemento ahorrador de energía eléctrica, ya que no necesita de fluido eléctrico o baterías para su funcionamiento, solo de la luz solar. El deshidratador se construyó con materiales locales a un precio accesible.
Introducción 1: El presente informe corresponde al proyecto “Construcción de un deshidratador solar de armario para hortalizas, frutas frescas y carnes” cuyo estudio se realizó siguiendo los pasos delineados por el Ministerio de Educación en la FENCYT 2017. El secado solar es la forma más antigua y saludable de conservar alimentos. El hombre ha utilizado la energía del sol para secar productos perecederos desde hace miles de años, logrando conservar una gran variedad de alimentos de forma natural. A diferencia de otras formas de conservación a temperaturas extremas como la esterilización y conservación, el deshidratado es un método sumamente respetuoso con las propiedades y el contenido nutricional de los alimentos. El Perú es considerado uno de los diez países megadiversos del mundo. Esta es nuestra ventaja comparativa para el desarrollo económico y social. Y es que, para dar algunas cifras, nuestro país concentra 11 ecoregiones naturales, 84 zonas de vida natural, una enorme biodiversidad de flora con unas 25,000 especies (10% del total mundial), según la Estrategia Nacional de Biodiversidad Biológica del Perú. Y es el Perú, cuna de biodiversidad, el que ha salvado de la hambruna al mundo en muchas circunstancias como la guerra, gracias a su tubérculo ancestral: la papa. Sin embargo nuestro país también es poseedor de otras cifras de alarma. Según la Encuesta Demográfica y de Salud Familiar (ENDES) 2000, en el Perú la tasa de desnutrición crónica infantil es de 25.4% lo que equivale a la cuarta parte de la población de niños menores de cinco años. Según esta misma fuente los departamentos afectos con mayor porcentaje de desnutrición crónica son Cajamarca, Huánuco, Cusco y Huancavelica, en donde más del 40% de niños padecen de desnutrición crónica. En Piura, 37 mil menores de 5 años de edad sufren de desnutrición crónica. En los distritos de Lagunas y Pacaipampa la desnutrición supera el 50 % y la anemia el 70%. Según la Encuesta Demográfica y de Salud Familiar – ENDES 2015, en la región Piura, uno de cada cinco niños menores de cinco años sufre de desnutrición crónica. Es decir, en esta región existen más de 37 mil niños (el 20,3% del total), comprendidos en la franja de edad
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ollo debido a la desnutrición. En el caso de la anemia, el 35,9% de los niños menores de tres años, y el 26,9% de los niños menores de cinco años, sufren de este mal, otra enfermedad que impide el pleno desarrollo de las capacidades de estos niños. Pero estos promedios regionales de desnutrición y anemia infantil, siendo altos, ocultan realidades bastante más graves en diversas provincias y distritos de esta región. Según el Sistema de Información del Estado Nutricional (SIEN) 2015 del Ministerio de Salud, en dos provincias de esta región cuatro de cada diez niños menores de cinco años tienen desnutrición: en Huancabamba el 40,9% y en Ayabaca el 40%. A diferencia de la ENDES, que mide anemia y desnutrición entre toda la población infantil, el SIEN registra solamente los casos de anemia y desnutrición entre los niños evaluados en los centros de salud. Según el SIEN 2015, en siete distritos de esta región la desnutrición infantil sobrepasa el 40%, en dos de ellos está por encima del 50%. En Lagunas y Pacaipampa, distritos de la provincia de Ayabaca, la desnutrición afecta al 55,2% y al 50%, respectivamente, de los niños menores de cinco años. En los distritos de Sondorillo y Huarmaca, ambos de la provincia de Huancabamba, los índices de desnutrición infantil son de 47,7% y 46,3%, respectivamente. En el distrito de Sapillica, provincia de Ayabaca, la desnutrición infantil también llega al 46,3%. Se registra un índice de anemia infantil en niños menores de 3 años de más del 40%, en las ocho provincias de Piura. Talara (55%) y Sechura (54,8%), van a la cabeza. A nivel distrital, los índices de anemia superan en algunos casos el 70%. El distrito de Lagunas, de la provincia de Ayabaca, el 77% de los niños menores de tres años tiene anemia. En Tamarindo, en la provincia de Paita, la anemia infantil es del 72,2%.
Introducción 2: La creciente población mundial obliga a la humanidad a disponer de una mayor cantidad de alimentos, principalmente de productos agrícolas tales como granos, hortalizas, verduras, frutas, etc. La producción de tales productos es grandemente influenciada por las condiciones climáticas que favorecen o imposibilitan dicha actividad durante determinados periodos del año. Este hecho nos lleva a buscar formas de preservar nuestros alimentos sin perjudicar el valor nutricional de estos. Este año nuestro país se vio grandemente afectado por “El fenómeno del Niño”, lluvias intensas, desbordes de ríos y quebradas causaron inundaciones que afectaron los cultivos agrícolas e interrumpieron las vías de comunicación. La región Piura, con una población estimada de 1 858 617 fue una de las más afectadas, quedando su pobladores completamente aislados y desabastecidos de todo tipo de alimentos y artículos de primera necesidad. Esto demostró que nuestra región carece de sistemas de conservación y almacenamiento de alimentos. La construcción de un sistema de deshidratación solar nos va a permitir la prolongación de la vida útil de las frutas, verduras, hortalizas, carnes, granos, etc. Permitiendo almacenar los alimentos conservando las propiedades nutricionales de estos y alimentar de manera variada a amplias poblaciones aun alejadas de los sitios de cultivo en forma simultánea y continua. La construcción de deshidratadores solares, puede realizarse de forma casera e industrial, los costos de los materiales son accesibles y los beneficios son importantes para cualquier comunidad sea esta agrícola o no, ya que podremos contar con alimentos todo el año y en situaciones climáticas adversas.
Problema de investigación:
El distrito de Pariñas no es una zona productora agrícola por lo cual necesitamos de tecnología solar que nos ayude a almacenar y conservar alimentos. ¿Los deshidratadores solares son la solución a nuestro problema?
Justificación de la investigación: Cada día concedemos más importancia a la naturalidad y calidad de los alimentos. Los problemas climáticos por el que atraviesa nuestro planeta y la futura extinción de muchos recursos han impulsado la investigación y uso de tecnología alternativa cuyos daños al medio ambiente sean mínimos y el aprovechamiento de elementos ambientales. La región Piura cuenta con centros poblados diestros en la agricultura y con tierras ricas en nutrientes que nos brindan una variedad de productos alimenticios con alto valor nutricional. Esta clase de tecnología permite la conservación de nutrientes y el consumo de estos alimentos ricos en proteínas y vitaminas va a combatir los índices de desnutrición infantil de nuestra región. Es posible diseñar, construir y colocar un secador solar que permita aprovechar las excelencias de los productos de temporada durante todo el año ya no con energía eléctrica que es la principal fuente de energía utilizada para el secado de frutas y granos sino con la energía solar que entre muchas características las más resaltantes y de importancia son: es ilimitada y amigable con el medio ambiente Los deshidratadores solares se han diseñado, usando la luz solar y las corrientes de aire en forma mucho más eficiente. Contar durante todo el año con alimentos que favorezcan una dieta equilibrada, no solo promoverá mejoras en la salud de la comunidad fomentara la sostenibilidad de los sistemas productivos y permitirá obtener productos de alta calidad Los residuos sólidos que tendrá el proyecto serán únicamente cascaras y semillas, los cuales pueden ser recogidos y aprovechados para obtener abono orgánico.
MARCO TEÓRICO El secado de alimentos es una práctica usada antiguamente por nuestros antepasados quienes debían conservar alimentos para las estaciones del año de menos abundancia. En todos los países del mundo la deshidratación de algún tipo de fruta, verdura, carne o pescado forma parte de su propia tradición, El secado al aire libre, sin lugar a dudas es el sistema más sencillo y antiguo que existe. Muy probablemente ya era empleado desde la prehistoria humana para el sacado de alimentos y de materiales de uso. Esta técnica aún es usada en muchas partes del mundo por lo económico y sencillo. Sin embargo es e sta misma sencillez la que impone más restricciones para su uso. Solo puede ser usado en jornadas cálidas, soleadas y secas. En lugares con elevada humedad ambiental el uso de esta técnica presenta poca eficiencia, o es directamente imposible. En zonas desérticas puede ser y es ampliamente usado sin problemas. Un ejemplo de esto son los tomates rojos que muchas tribus saharianas secan al sol en el ambiente tórrido y seco del desierto para conservarlo durante todo el año hasta la siguiente cosecha. En Venezuela la modalidad de secado al aire libre, es muy empleada por los productores de cacao que carecen de los desecadores que tradicionalmente se observan en las fincas cacaoteras de mayor envergadura.-
Ya se ha mencionado la forma más primitiva de hacerlo es la exposición de los alimentos al sol y aire. En la mayoría de los casos se procede al secado / deshidratado de determinadas frutas (higos, melocotones, albaricoques, ciruelas, etc. y verduras como pimientos, tomates, etc.) se utilizan diversos tipos de rejillas donde se extienden las frutas / verduras, durante el día se exponen al sol y por la noche deben recogerse para evitar las humedades nocturnas, la descompensación que se produce por el cambio de temperatura y la diferencia de calidad del aire afecta directamente a la calidad del deshidratado.
La preservación y conservación de los alimentos son técnicas empleadas para garantizar la disponibilidad de alimentos en ciertos períodos de tiempo, bien cuando escasea o cuando no está disponible en un área específica (foráneo); la primera se refiere a la protección anticipada de los alimentos contra el deterioro, y la segunda consiste en mantener en buen estado durante mucho tiempo a los alimentos perecederos; esto indica que la preservación está relacionada con las técnicas de deshidratación y secado, los cuáles se efectúa a fin de prevenir la descomposición o deterioro de los alimentos.
El secado es un fenómeno complejo que involucra la transferencia de calor y materia (el transporte de calor hacia dentro del material y el transporte de agua hacia el exterior); por otro lado la deshidratación consiste en extraer parte del agua que contienen los vegetales, frutas y verduras, entre otros; es un método muy útil para preservar alimentos en función de que los microorganismos responsables de la descomposición no pueden desarrollarse sin la presencia de humedad.
Dentro de las alternativas energéticas, la energía solar se presenta como una alternativa eficiente y barata en comparación con las formas tradicionales de suministro de energía (electricidad, gas y otras) para las zonas rurales y soleadas. El proceso de urbanización, el desarrollo económico y los requerimientos de una población en constante crecimiento requiere que muchos productos agrícolas sean procesados a través de tecnologías que pueden ser tradicionales, artesanales o de punta en agroindustrias pequeñas, medianas o grandes. A nivel rural opera la pequeña industria o industria artesanal, empleando tecnologías simples y tradicionales cuyo procesamiento se hace en forma manual con un equipo mínimo, como ejemplo se puede citar el secado solar de frutas y hortalizas. Algunos productores agrícolas secan sus productos en las partes altas de sus casas, en las aceras, en terrazas, tejados y hasta en el asfalto de las vías nacionales, limitada esta modalidad a productos muy concretos como el secado de cacao al aire libre, esta exposición de los alimentos a los agentes atmosféricos, no mantiene la temperatura continua y estable, sumado a los cambios de la calidad en el aire, que varía constantemente, no hay una transferencia de calor y movimiento de aire necesario, para que la evaporación del agua sea uniforme. Como consecuencia el agua o el vapor del agua no se eliminan en unas horas del alimento, se necesitan varios días, además del arduo trabajo consistente en sacar al exterior, voltear y volver a guardar los alimentos diariamente, por ejemplo las almendras de cacao pueden tardar hasta dos semanas para deshidratarse.
Mediante la técnica de secador solar los productos pueden secarse usando la radiación solar directa o indirecta. El primero es el más simple ya que consiste en colocar el producto a secar directamente sobre una superficie negra plana; el sol y el viento secarán la cosecha, se aplica por ejemplo las nueces que se secan de forma efectiva usando este método. En cuanto a los secadores indirectos se construyen de modo que la radiación solar es recogida por un dispositivo. Este colector solar consiste en una caja poco profunda con interiores pintados de negro y un panel de vidrio en la parte superior. El aire caliente así recogido asciende a través de un recipiente que contiene de cuatro a seis bandejas apiladas en las que se carga e l producto a secar.
El principio que rige el sec ado bajo esta modalidad es la circulación natural por convección, se trata del movimiento natural de ascensión del aire caliente, éste al calentarse, disminuye su densidad y tiende a ascender sobre el medio más denso. Este fenómeno es llamado convección. En los deshidratadores solares se utilizan este movimiento natural del aire para hacerlo pasar por donde se encuentra el producto a desecar y posteriormente sacarlo del sistema. La salida del aire crea una depresión que provoca que el aire fresco del exterior entre en el sistema y sea de nuevo calentado reciclando el proceso. Mientras exista aporte de calor solar la circulación por convección se mantiene.
Esta tecnología innovadora a diferencia de equipos similares, estriba en lo siguiente: Emplea la Energía Solar para la deshidratación del producto; distribuye la energía natural calorífica o energía
solar atrapada de manera uniforme, dentro de la cámara de deshidratado, expulsando el e xceso de humedad al exterior de la cámara en forma manual, mediante su válvula de desfogue de control de temperatura; obtención de un producto orgánico y libre de contaminantes; conservación de las condiciones nutritivas del producto; tecnología no contaminante y silencioso; reducción de costos y gastos en el proceso de producción y mantenimiento; brinda el deshidratado poco tiempo, puede ampliarse y hacerse modular.
El prototipo construido se diseñó sobre una estructura de madera, la cual estaba tapizada con un plástico transparente en la parte exterior y en el fondo un plástico negro, que permite la mayor absorción de la radiación solar, además una abertura frontal que permitió la entrada del aire caliente, que es el que posteriormente eliminara el agua presente en los alimentos tales como hortalizas, condimentos verdes y frutas. Su estructura no permite que existan posibilidades de contaminación alguna, logrando alargar la duración de los alimentos y conservación de los mismos. El objetivo de esta investigación fue elaborar el deshidratador solar para presentarlo como un instrumento alternativo en
la conservación agroecológica de alimentos en las comunidades,
además que representa un implemento ahorrador de energía eléctrica, ya que no necesita de fluido eléctrico o baterías para su funcionamiento, solo de la luz solar. El deshidratador se construyó con materiales locales a un precio accesible.
Objetivos de la investigación:
Diseñar y construir un prototipo de secador solar de bajo costo, que proporcione una alternativa de conservación de frutas.
Disminuir el impacto ambiental al utilizar la energía solar en lugar de hidrocarburos.
Utilizar material de bajo costo Obtener productos secos de buena calidad y que puedan ser comercializados.
Materiales y métodos: Los materiales empleados para la construcción del Deshidratador Solar consistieron básicamente en madera para la elaboración de la estructura, clavos, martillo, tijera, plástico negro, plástico transparente, malla de plástico y grapas, (cámara o base, armario y bandejas), el plástico negro para el fondo de la cámara permitió una mayor absorción de la radiación solar, mientras que el plástico transparente para garantizar el efecto invernadero y así incrementar la temperatura dentro de la cámara de deshidratación. La metodología empleada fue la del Deshidratado Solar de panel y
armario, esta consiste en una colectora o captadora de radiación solar en la parte inferior del deshidratador (base o panel colector), cubierta con el plástico negro, que como ya se mencionó permite la absorción de la radiación solar; a ésta base se adosa el armario donde se ubican las bandejas de secado donde se colocan los alimentos a procesar las cuales tiene la particularidad de ser extraíbles para una mejor manipulación al colocar los alimentos, colocadas en forma vertical y paralelas unas a las otras a una distancia entre ellas de 15 cm. La base se cubre con plástico transparente a fin de retener la mayor cantidad de calor posible y en su parte frontal se deja una abertura que permite la entrada de aire a la cámara donde se calienta, y al ser retenido se crea un efecto invernadero lográndose elevar la temperatura calentando el aire de la cámara; el aire fresco que va ingresando eleva el aire caliente existente hacia las bandejas de secado donde se encuentran los alimentos provocando su deshidratación y secado. (Ver Fig. 1)
Bandeja
15 cm
Radiación Plástico negro de fondo
1,25 m Ascenso de aire caliente
Cubierta plástico transparente
35 cm 45 cm
Entrada de aire
Fresco
1,50 m
Figura 1. Detalles del D eshidratador Solar
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Resultados y discusiones: Referencias Bibliográficas: Apéndices o anexos:
