Operaciones Unitarias II“Diseño y evaluación de desempeño de un enfriador evaporativo de bajo costo para el almacenamiento de la leche de camello en las zonas de pastoreo áridas de Kenia”

Presenta: Carlos Daniel Ahumada Real

Fecha: 4/Febrero/2016

“DISEÑO Y EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DE UN ENFRIADOR EVAPORATIVO DE BAJO COSTO PARA EL ALMACENAMIENTO DE

LA LECHE DE CAMELLO EN LAS ZONAS DE PASTOREO ÁRIDAS DE KENIA”

International Journal of Food Engineering (2012)

Autores:

• Francis O. Wayua, Instituto de Investigación Agrícola de Kenia

• Michael W. Okoth, Universidad de Nairobi

• John Wangoh, Universidad de Nairobi

Volumen 8

Artículo 16, páginas 1-13

ÍNDICE

• Introducción

• Materiales y Métodos

• Resultados y Discusión

• Conclusiones y Recomendaciones

INTRODUCCIÓN

• La leche de camello (Camelus dromedarius) es uno de los alimentos fundamentales disponibles en las zonas áridas y semi-áridas de Kenia, en donde cubre una parte importante de las necesidades nutricionales de sus habitantes. Se estima que la producción anual de leche de camello en Kenia es de 338.3 millones de litros, valuados en 107.1 millones de dólares. Sin embargo se pierden entre el 30 y 45 % por un manejo inapropiado después de su extracción (principalmente por cuestiones de temperatura).

PROBLEMÁTICA Y PROPUESTA DE SOLUCIÓN

• Las pérdidas de la leche representan un problema ya que además de consumirse localmente, también es una actividad comercial que beneficia a los habitantes de Kenia. Mantenerla almacenada a una temperatura baja es el factor más importante que ayudaría a reducir estas pérdidas ya que disminuyen la actividad fisiológica, bioquímica y microbiana. La propuesta de este artículo es hacerlo mediante enfriadores evaporativos de bajo costo porque muchos habitantes no tienen acceso a una red de electricidad.

MATERIALES Y MÉTODOS

• Área de estudio:El estudio se llevó a cabo en Isiolo , Kenia , que está situado al norte de la línea ecuatorial con altitud de 1 890 metros sobre el nivel del mar. Se caracteriza por tener precipitaciones pluviales irregulares y esporádicas que van de 237 a 698 mm por año, temperatura ambiente elevada (>25°C), y vegetación escasa y dispersa. Los camellos son una especie abundante en estos territorios.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

• Se construyó un prototipo de enfriador con dimensiones interiores de 1 m de largo, 1 m de ancho y 0.75 m de altura (Figuras 1 y 2). El objetivo fue enfriar 200 litros de leche en promedio por vendedor/productor. La estructura del enfriador se construyó de hierro galvanizado y se reforzó con malla de alambre grueso (3mm) dejando una cavidad de 10 cm en cada pared, la cual se rellenó con carbón, que al ser poroso permite un buen contacto entre el agua y aire. El carbón rellena las 4 paredes.

• Figura 1. Vista frontal del enfriador evaporativo con sistema de goteo y carbón empacado. ( Todas las dimensiones en mm)

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN

• El ventilador utilizado (Cyclone® SuperEco, Steel Structures Ltd., Nairobi, Kenya) funciona al ser impulsado por viento y permite el movimiento del aire dentro del enfriador y a través de las paredes al succionarlo hacia afuera. En el techo del enfriador se tiene un tanque con agua de 50 L conectado a una tubería perforada por encima de las paredes que mantiene mojado el carbón constantemente, y un depósito en el fondo para recolectar el agua excedente que se reutilizará.

Figura 2. Vista aérea del enfriador evaporativo.

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO

• Los procedimientos experimentales se llevaron a cabo en la temporada más seca y cálida, que es cuando los enfriadores serían más útiles. El enfriador se colocó debajo de un árbol en un área con buena ventilación. Los experimentos se centraron en el rendimiento del enfriador en lapsos de 12 horas, durante 15 días. Se investigaron los patrones de la temperatura de almacenamiento, la humedad relativa y los cambios en la calidad de la leche de camello.

MEDICIÓN DE TEMPERATURA Y HUMEDAD RELATIVA

• La temperatura y la humedad relativa se midieron con termo-higrómetro digital (Modelo No. ETH529, Brannan thermometers, Cleator Moor, Cumbria, Inglaterra). Un termo-higrómetro se montó en el interior del enfriador (en el centro) y el otro afuera, en las cercanías de éste. Las paredes rellenas de carbón estaban completa y uniformemente humedecidas. La eficiencia de enfriamiento (η) del enfriador (lo que indica el grado en que la temperatura de bulbo seco del aire enfriado se aproxima a la temperatura de bulbo húmedo del aire ambiente) se calculó como se define en la Ecuación:

APLICACIÓN EN EL ALMACENAMIENTO DE LECHE DE CAMELLO

• Se tomaron muestras de 3 ejemplares de camellos (3 litros cada uno) en recipientes de plástico esterilizados. Las muestras se dividieron en dos partes iguales, una se metió al enfriador y la otra se almacenó a temperatura ambiente. La calidad de las muestras fue evaluada al medir temperatura, pH, y acidez. La temperatura fue medida con termopares (tipo HI 9043, HannaInstruments, Padova, Italia). El pH se determinó utilizando medidor de pH (modelo HI, Hanna Instruments, Padova, Italia). La acidez (porcentaje de ácido láctico) fue valorada al titular con hidróxido de sodio y fenolftaleína como indicador.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

MEDICIÓN DE TEMPERATURA Y HUMEDAD RELATIVA

Figura 3. Variación promedio de las temperaturas dentro del enfriador y en el ambiente.

Figura 4. Variación promedio de la humedad relativa para el enfriador y el ambiente.

EFICIENCIA DEL ENFRIAMIENTO

Figura 5. Variación de la eficiencia del enfriador a lo largo del día.

CALIDAD DE LAS MUESTRAS DE LECHE

• Se observó que la leche almacenada a temperatura ambiente rápidamente sufrió un deterioro en su calidad a lo largo del día; en cambio la leche almacenada en el enfriador se conservó 100% comercializable, al menos un día más. Los detalles se encuentran en la tabla 1.

Tabla 1. Efecto del almacenamiento dentro y fuera del enfriador en temperaturas medias, Acidez , pH, y el recuento total de bacterias ( TBC ) de la leche de camello recogido por la mañana en los rebaños en Isiolo.

COSTO Y RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN

• El costo de inversión para construir e instalar el enfriador fue de 1067 USD, y dado que la cantidad máxima de leche que venden los comerciantes en la zona es de 160 litros, si implementan este enfriador podrían vender 40 litros extra (la capacidad es de 200 litros), se estimó que los vendedores podrían recuperar su inversión en máximo 1.33 años, lo que hace esta tecnología mucho más rentable que enfriadores con electricidad ya que cuestan más (en promedio 1500 USD) y se tiene que incluir el costo de la energía requerida para el almacenamiento de la leche.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Basándose en el estudio realizado y los resultados se demostró que el enfriador evaporativo empacado con carbón puede reducir significativamente la temperatura de la leche de camello que se almacena en las zonas áridas de Isiolo, Kenia. Además es una muy buena opción para pequeños productores de la región que no tienen acceso a una red de energía eléctrica y presenta una alternativa rentable ya que la inversión inicial (que no es elevada) se recuperaría en poco tiempo.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN