Naranja: zumo eres y en polvo te convertirás

Los autores de este desarrollo son Jackson Camilo Tovar González, magíster en Ingeniería Mecánica, y Carolina María Sánchez Sáenz, profesora del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL).

Después de obtener la financiación, con cálculos matemáticos y herramientas de simulación en marcha, los investigadores materializaron esta “máquina” de acero inoxidable que ahora permitirá hacer más pruebas con zumos de frutas, e incluso con sangre.

El secado por aspersión es una tecnología ampliamente utilizada en la industria de alimentos, ya que permite obtener un producto en polvo a partir de un material líquido concentrado, y además se caracteriza por su eficiencia y velocidad en el proceso de deshidratación. Para lograrlo, tiene múltiples elementos interconectados que trabajan en conjunto para convertir líquidos en partículas secas a través de la atomización y la eliminación del agua mediante calor.

El prototipo elaborado consta de:

• Compresor y boquilla: un compresor suministra aire comprimido que, a través de una boquilla, se combina con el líquido a secar, como por ejemplo el zumo de alguna fruta. Para lograr la atomización del líquido en pequeñas gotas, el flujo de aire que entre a la boquilla debe tener una presión específica.
• Bomba dosificadora: se encarga de introducir en la boquilla el líquido junto con el aire comprimido, donde ocurre la atomización y formación de las gotas finas.
• Elemento encapsulante: al líquido atomizado se le agrega un encapsulante que promueve la formación de partículas sólidas durante el proceso de secado.
• Aire caliente: un ventilador suministra aire caliente que genera un vórtice en la cámara de secado. Este aire caliente se combina con las gotas atomizadas y seca las partículas encapsuladas.

Según explica el magíster, “la ventaja principal del secado por aspersión es su capacidad para conservar las propiedades esenciales de los productos, como las vitaminas y otros componentes sensibles al calor”.

Esto lo convierte en una opción ideal para alimentos que requieren de un cuidadoso proceso de secado. Por ejemplo, al secar el zumo de frutas como la naranja se obtiene un polvo que conserva su alto contenido de vitamina C y otras propiedades beneficiosas.

Además, a diferencia de los secadores por aspersión tradicionales, que suelen estar diseñados para un producto específico, este nuevo prototipo permite ajustar variables como la presión del aire, la temperatura y la viscosidad del líquido, lo que lo hace ideal para una amplia gama de productos.

Según el magister, “los productos secados en forma de polvo pueden tener una vida útil más larga, lo que abre oportunidades para su almacenamiento, transporte y uso en diversas aplicaciones. Además de su uso en la industria alimentaria, se podrían emplear en productos farmacéuticos y químicos, así como en la creación de productos en polvo para diversas recetas y mezclas.

“Algunos compañeros plantean la posibilidad de expandir su uso a otras áreas, como el secado de componentes biológicos como la sangre, lo que podría abrir nuevas puertas en el ámbito médico y de la salud”, indica el magíster.

De lo digital a lo real

El proceso de desarrollo de este equipo ha sido un trabajo colaborativo entre investigadores de diferentes disciplinas. Desde la simulación y el diseño de los componentes hasta la selección de materiales adecuados, todos fueron clave en la materialización.

Para validar su funcionamiento se usó la dinámica de fluidos computacional, que reúne un amplio grupo de técnicas que permiten estudiar cómo se mueven los líquidos y los gases como el agua y el aire. En ese proceso se usan computadores para simular y entender cómo se comportan estos fluidos en diferentes situaciones.

La prueba piloto fue con el zumo de naranja, uno de los temas de interés en los que ahora se enfocará Karen Reyes, estudiante de la Maestría en Ingeniería - Ingeniería de Biosistemas, para desarrollar un polvo mejorado de esta fruta, que conserve al máximo sus vitaminas y otras propiedades.