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Categoría: Postcosecha

Humedad de Equilibrio en Porotos (Phaseolus vulgaris L.)

1M. E. De Simone

(1) Ing. Agr. M.Sc. – Equipo de Legumbres Secas – Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria – Casilla de Correos 228 – 4400 Salta – Argentina – E mail: desimone.mario@inta.gob.ar
  

 
Resumen 

El objetivo de este trabajo fue medir la humedad de equilibrio en porotos de tipo comercial negro opaco pequeño y blanco largo o alubia y comparar los resultados experimentales, con lo predicho por las ecuaciones de Henderson y Chung. Se utilizaron recipientes herméticos de vidrio que contenían agua destilada y sales de acetato de potasio, nitrito de sodio y cloruro de sodio en solución saturada con precipitado de cristales. Por encima de esta se ubicó una malla de tejido plástico a fin de que soportase 150 g de granos de poroto. De esta forma los granos sólo estuvieron en contacto con el aire contenido dentro del recipiente que alcanzaría una HR de equilibrio, mientras el recipiente estuviese cerrado, de 22,4%, 64,3% Y 75,5% para acetato de potasio, nitrito de sodio y cloruro de sodio respectivamente. Semanalmente se retiraron muestras para determinar el contenido de humedad de los granos. Los valores estimados con las ecuaciones de Henderson y Chung no coinciden con los resultados experimentales obtenidos. 

Palabras clave: poroto, humedad de equilibrio, sorción
 

DRY BEAN EQUILlBRIUM MOISTURE CONTENT

Balance moisture on commercial small black and alubia beans was tested to compare with Henderson's and Chung equation. Air-tight glass containers with distilled water were used along with potassium acetate, sodium nitrite and sodium chloride up to saturation. A plastic mesh was set up above the solution to support 150 g of bean grains. These were only in contact with the surrounding atmosphere which would reach a balance moisture while the container was kept closed. Values were 22,4% for potassium acetate, 64,3% for sodium nitrite and 75,5% for sodium chloride. Grain moisture was tested weekly. Values estimated by Henderson's and Chung equation not agree with experiment results.

Key words: bean, balance moisture, absorption

 
Introducción

 

En el año 1997 la producción de porotos secos en el noroeste Argentino fue 288 mil tn, su valor U$S 140 millones y se realizó sobre 225 mil hectáreas. El 53 % de la producción correspondió a porotos negros y el 44 % a porotos blancos. La productividad de esta actividad puede incrementarse con el empleo de equipos modernos de cosecha y técnicas para manejar a granel el producto en poscosecha.

Las cosechadoras producen una proporción muy elevada de rotura de granos (10 %) durante la trilla y la investigación para reducirla puede enfocarse atendiendo a las propiedades mecánicas de los porotos. Para emplear la teoría de resistencia de materiales es necesario conocer las variaciones que ocurren en el módulo de elasticidad, cuando el contenido de humedad se incrementa.

Por otra parte, la secadora de una planta de almacenamiento para porotos se dimensiona en base a la velocidad de secado requerida. Ella depende de la humedad de equilibrio, es decir la humedad a la que tiende un grano luego de un tiempo prolongado de contacto con aire de determinada temperatura (T) y humedad relativa (HR). La curva de equilibrio o isoterma de sorción se construye con los diferentes grados de humedad que el grano alcanza, cuando es expuesto a masas de aire con diferente HR, a una T dada y ocurre equilibrio de tipo 1 (Giner, S. 1994).

Se han publicado tablas que contienen la humedad de equilibrio de granos de poroto de diferentes tipos comerciales. Sin embargo no se mencionan datos de los tipos comerciales más importantes producidos en Argentina, concretamente negro opaco pequeño y blanco largo o alubia.

Estos datos son necesarios para continuar con los trabajos de investigación que se realizan en el país, relacionados con la rotura de los granos durante la trilla y el manejo en post-cosecha.

Hall (1971) menciona que una solución saturada de una sal puede usarse para mantener constante la HR dentro de un recipiente cerrado. Además proporciona una lista de sales y la HR que puede lograrse con cada una, a determinada temperatura.

El standard de ASAE D 245.4 (1993) propone la ecuación de Henderson modificada y la ecuación de Chung para el cálculo del contenido de humedad de equilibrio de diferentes granos, aunque no propone las constantes para porotos negros, ni porotos alubias.

Para la medición experimental del peso seco de porotos el standard de ASAE S 352.2 (1993) propone exponer las muestras durante 72 horas a 103°C. Sin embargo, Sharma y Bilanski (1971) exponen los porotos a 85°C durante 24 horas a fin que alcancen peso constante sin que ocurran pérdidas de materia seca por quemado.

El objetivo de este trabajo fue medir la humedad de equilibrio en porotos de tipo comercial negro opaco pequeño y blanco largo o alubia y comparar los resultados experimentales, con lo predicho por las ecuaciones de Henderson y Chung.

 
Materiales y método

El trabajo experimental se realizó en Salta Argentina (24° 55'S - 65° 29'0 - altitud 1250 m) en los meses de marzo, abril y mayo de 1998.

Se utilizaron 12 recipientes herméticos de vidrio, cuyas dimensiones fueron 23 cm de alto y 11 cm de diámetro que, luego de ser esterilizados se les agregó 150 ml de agua destilada.

Se los dividió en 3 grupos de 4 recipientes y a cada grupo se le agregó sales de acetato de potasio, nitrito de sodio y cloruro de sodio hasta conseguir una solución saturada con precipitado de cristales.

La solución ocupó los 3 cm inferiores de cada recipiente, 5 cm por encima de este nivel se ubicó una malla de tejido plástico a fin de que soportase 150 g de granos de poroto. De esta forma los granos sólo estuvieron en contacto con el aire contenido dentro del recipiente.

El aire alcanzaría una HR de equilibrio, mientras el recipiente estuviese cerrado, de 22,4%, 64,3% Y 75,5% para acetato de potasio, nitrito de sodio y cloruro de sodio respectivamente (Hall 1971). Mientras se cumplió con el experimento la temperatura ambiente del laboratorio se mantuvo entre 21 y 25°C.

Los granos de poroto antes de ser colocados dentro de los recipientes, fueron pulverizados con una solución de agua destilada y 200 ppm de hipoclorito de sodio, a fin de evitar la proliferación de hongos.

Luego fueron colocados en 6 recipientes granos de poroto negro variedad Camilo INTA y en los otros 6, poroto tipo alubia variedad Paloma INTA.

Previamente se hicieron pruebas con temperaturas de 103°C de acuerdo 'con el standard de ASAE S 352.2 Y se observó que los granos blancos tomaban color crema y perdían su brillo. En razón de ello se reguló la estufa a 75°C para evitar pérdidas de peso originadas en la combustión de materia orgánica, como lo hicieron Sharma y Bilanski (1971).

Durante 14 semanas se retiró de cada recipiente 1 muestra de 10 g y fueron colocadas en estufa durante 100 horas. El peso húmedo y seco se registraba inmediatamente después que las muestras eran retiradas de los recipientes y de la estufa respectivamente. Siempre se empleó la misma balanza electrónica con sensibilidad hasta centésima de gramo.

En síntesis, cada semana se tomaban 2 muestras de poroto negro y 2 de poroto blanco del material expuesto a cada una de las 3 soluciones salinas empleadas. Los registros obtenidos de peso seco y húmedo, para cada caso, fueron promediados. Con las ecuaciones de Henderson modificada y de Chung se estimó la humedad de equilibrio para porotos secos (ASAE D 245.4 1993).

 
Resultados y discusión

Se observó que los granos blancos más húmedos necesitaron 95 horas para alcanzar el peso seco constante, mientras que los negros 74 horas. Este período sólo coincide con el standard de ASAE S 352.2 (1993) para los porotos negros, posiblemente porque ha sido ajustado con granos pequeños. Si se considera que los granos blancos son más grandes (0.64.g) que los granos negros (0.20 g) y se supone que ambos tipos tienen el mismo coeficiente de transferencia de materia, podría explicarse porque el tiempo necesario para transferir y extraer toda la humedad que contienen en su interior, fue mayor en los granos blancos.

La magnitud del tiempo necesario para que ambos tipos de porotos alcancen peso constante, demostraría que la metodología utilizada por Sharma y Bilanski (1971) en su trabajo no es precisa. Los resultados experimentales se presentan en la tabla 1 y la figura 1.

Tabla 1: Humedad de equilibrio alcanzada por los granos de las var. Camilo y Paloma INTA luego de 14 semanas y la estimada con las ecuaciones de Henderson y Chung – Salta junio de 1998.

Humedad Relativa (%)

Humedad de Equilibrio – Base Seca (%)

Var. Paloma

Var. Camilo

Ec. Henderson

Ec. Chung

22,4

9,0

10,9

7,4

7,8

64,3

12,8

13,8

15,6

15,4

75,5

16,3

16,5

18,5

18,2

 

Los valores estimados con las ecuaciones de Henderson y Chung (ASAE 1993) no coinciden con los datos experimentales obtenidos con las variedades Camilo y Paloma INTA.

Figura 1. curva de sorción de las variedades Camilo y Paloma INTA en base a datos experimentales y la estimada con las ecuaciones de Henderson modificada y Chung - Salta junio de 1998.
  

 
Conclusiones

Las ecuaciones de Henderson y Chung no se ajustan para predecir las isotermas de sorción de las variedades de poroto negro Camilo y poroto blanco Paloma INTA.

Conforme el grano de poroto es más grande, el tiempo necesario para que ceda el total de la humedad que contiene, también es mayor.

 

BIBLlOGRAFIA

American Society of Agricultural Engineering. 1993. Moisture relationships of grains. ASAE Standard D 245.4 - pp: 412-416.

American Society of Agricultural Engineering. 1993. Moisture measurement unground grain and seeds - ASAE Standard S 352.2 PP: 449.

Giner, S. 1994. Temas de post-cosecha de granos oleaginosos. Parte I - A&G Técnica - Aceites y Grasas. diciembre - pp: 71-83.

Hall, C. 1971. Drying Farm Crops - Equilibrium moisture content - Westport Conneticut - pp: 31-43.

Sharma, R.K. y W.K. Bilanski. 1971. Coefficient of restitution of grains - Trans. Of the ASA E (14) 2: 216-218.

  

Autores:  1M. E. De Simone
(1) Ing. Agr. M.Sc. – Equipo de Legumbres Secas – Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria – Casilla de Correos 228 – 4400 Salta – Argentina – E mail: desimone.mario@inta.gob.ar

 

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