Deshidratador solar de alimentos ENGR305 de Chris
La deshidratación de alimentos es una tecnología deseable y apropiada por muchas razones que incluyen aumentar la vida útil de los alimentos sin tener que utilizar refrigeración y reducir el tamaño del producto, lo que puede maximizar el espacio de almacenamiento. Además, el proceso de deshidratación se utiliza para mejorar los alimentos directamente (por ejemplo, cecina, cuero de frutas) e indirectamente (por ejemplo, especias).
El principio fundamental detrás de la deshidratación de alimentos es simple: eliminar una gran cantidad, o la mayor parte (dependiendo del producto deseado), del contenido de agua de los productos alimenticios. Dado que el contenido de agua de los alimentos es alto, del 80 al 95 % en muchas frutas/verduras y del 75 % o menos en las carnes, el producto pesa mucho menos y su volumen se reduce. Además, sin agua, el alimento se convierte en un medio desfavorable para el crecimiento de bacterias u hongos. Si se deshidrata en su madurez, determinado desde el punto de vista nutricional, se puede conservar la máxima cantidad de nutrientes.
La deshidratación de alimentos se ha realizado tradicionalmente simplemente colocándolos al sol para que se sequen, si el clima lo permite. Con la comida adecuada y en las condiciones adecuadas, puede que haya poca necesidad de mejorar esta sencilla configuración. Sin embargo, existen varias razones por las que las personas han buscado otras formas de deshidratar sus alimentos. Algunas razones prácticas incluyen evitar el riesgo de exponer el alimento a animales que podrían tomarlo y comérselo, o insectos que quieran poner huevos en él. Una razón más científica sería evitar la degradación de nutrientes que se produciría por la exposición prolongada a la luz solar. Además, existe la posibilidad de interpretar/predecir erróneamente el tiempo y de que se estropee por la lluvia o la falta de sol.
Para responder a estas preocupaciones, el deshidratador de alimentos moderno está diseñado para producir aire caliente y distribuirlo equitativamente dentro de una cámara o gabinete sin luz. En este diseño se incluye el control de la temperatura del aire y la duración de la distribución del aire caliente. Como resultado, muchos deshidratadores de alimentos modernos dependen de la electricidad, en lugar del sol, para crear y distribuir aire caliente de manera uniforme e ininterrumpida.
Contenido
El plan
La idea de crear un deshidratador de alimentos solar híbrido, que también cumpliera con la mayor cantidad posible de principios de deshidratación de alimentos moderna, me pareció excelente. El potencial de utilizar este antiguo sistema de nuevas maneras puede ahorrar energía y materiales. El objetivo original era producir un deshidratador solar que tuviera un costo inicial similar al de un deshidratador convencional, pero que utilizara materiales menos industrializados además de aprovechar la energía del sol, lo que reduce el impacto energético asociado con la deshidratación de alimentos convencional (que se analiza más adelante).
¿Podría construir algo que hiciera esto con el conocimiento limitado que tengo sobre diseño solar? Estos diseños en Internet ( http://web.archive.org/web/20110308024557/http://www.thefarm.org:80/charities/i4at/surv/soldehyd.htm - ¿enlace roto?) me dieron confianza. que pudiera...
Deshidratación de alimentos
Preparación de comida
Si bien el proceso real de deshidratar alimentos se realiza sin manos, (generalmente) se recomienda alguna preparación menor. Además, al deshidratar carne, el curado es el último paso.
- Cortar en trozos de espesor razonable: 3/8-1/2"
- Acidificar o agregar azúcar a las frutas: para preservar el contenido vitamínico y evitar que las frutas como las manzanas se doren. Se puede aplicar jugo de limón, que contiene ácido cítrico, a las superficies expuestas de la fruta. Sin embargo, la mayoría de las frutas no lo requieren.
- Blanquear verduras: Para facilitar la rehidratación, las verduras que tienen estructuras celulares duras se blanquean para que queden ligeramente blandas. Las verduras que pueden necesitar este tratamiento incluyen: frijoles, brócoli, zanahorias, coliflor, apio y guisantes.
- Curar la carne: Para matar cualquier bacteria potencial que quede en la carne después de la deshidratación, la carne se cura colocándola en un horno tibio (160 F) durante 1 hora.
Deshidratador de alimentos eléctrico
Para que sirva como control y como contraparte confiable para comparación, se obtuvo y utilizó un deshidratador de alimentos eléctrico convencional. Sus pros y sus contras fueron evaluados a partir de la experiencia.Ventajas:
- Confiable
- Fácil de usar
Contras:
- Alta demanda de electricidad (350W-1000W o más)/Alto costo operativo
- Imprácticamente costoso para una pequeña granja considerar su uso.
- Las cargas pequeñas tampoco son razonables con este coste operativo, para cualquiera.
Uso del deshidratador de alimentos eléctrico
Frutas y verduras
Bandejas deshidratadoras completamente cargadas (de frutas)
Plátanos Deshidratados
Manzanas Deshidratadas
Mangos Deshidratados
Fresas Deshidratadas
Mezcla de sopa de verduras deshidratadas
Carne
Marinar carne de res orgánica alimentada con pasto
Deshidratador completamente cargado (cecina)
Cecina de res orgánica alimentada con pasto
Consideraciones de diseño
Temperatura, flujo de aire y tiempo de secado
Una temperatura baja de un mínimo de 120 o F a un máximo de 185 o F es el rango recomendado de temperatura del aire con el que la mayoría de los alimentos se deshidratan convencionalmente con éxito. Se requiere flujo de aire alrededor del producto que se está deshidratando, pero no tiene por qué ser necesario. ser forzado. Es decir, el flujo de aire pasivo resulta no sólo suficiente, sino a veces mejor que el flujo de aire forzado porque tiende a secar el exterior mucho más rápido que el interior, provocando “formación de costras”. (Wheeler, 15) Diferentes alimentos tienen diferentes contenidos de humedad y, por lo tanto, diferentes tiempos de secado. Además, diferentes aparatos o sistemas de secado, debido a que varían en el flujo de aire, la temperatura y la eficacia general del diseño, variarán en la velocidad de secado.
El objetivo es doble a la hora de suministrar la temperatura del aire correcta:
- Mantenga la temperatura lo suficientemente baja como para evitar que los alimentos se cocinen o formen costras, se elimine la humedad de manera uniforme y el contenido de minerales y vitaminas no se degrade en gran medida.
- Tenga la temperatura lo suficientemente alta como para inactivar las enzimas que provocan la fermentación o el deterioro.
Ángulo de incidencia
El aspecto más importante del diseño del deshidratador solar fue maximizar la energía capturada del sol, especialmente teniendo en cuenta el clima en el que nos encontramos, que en promedio equivale a 4 horas de plena luz solar por día en el verano aquí en Arcata, CA. El ángulo de incidencia es el primer principio a seguir cuando se pretende capturar la mayor cantidad posible de radiación solar entrante. Describe el ángulo en el que la luz del Sol penetra la Tierra. Un ángulo de 90 grados es el ángulo de incidencia más alto y representa el ángulo en el que se puede capturar la mayor cantidad de energía del Sol. El ecuador solar es la línea alrededor de la Tierra por donde el Sol penetra en un ángulo de 90 grados. Debido al ángulo de incidencia, el ecuador recibe la mayor cantidad de energía luminosa del Sol. Si desea emular este efecto, el ángulo adecuado para inclinar el colector solar es aproximadamente equivalente a sus grados de latitud (ignorando la variación estacional).
Aislamiento
La única diferencia significativa entre mi diseño y el diseño según el cual fue modelado es la adición de aislamiento. El fondo y los lados del colector solar, así como los lados del deshidratador solar de alimentos, estaban aislados por un espacio de 1 cm relleno con algodón orgánico. Dado que el mecanismo principal del deshidratador solar de alimentos era facilitar el flujo de calor a través de la unidad, quería que la pérdida de calor hacia el ambiente exterior fuera mínima.
Materiales
Tabla 1. Costo del deshidratador solar de alimentos (materiales)
| Tabla 2. Costo del deshidratador de alimentos eléctrico
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Bocetos de diseño
El diseño de Internet se adaptó a los materiales que tenía. También se muestra el boceto que inspiró el mecanismo de interconexión que me permitió aislar el colector solar y el deshidratador solar de alimentos.
Bosquejo del diseño del deshidratador
Croquis del plano de materiales
Bosquejo de ranuras entrelazadas
Construcción
A continuación se muestran algunas imágenes del proceso de construcción real. Todas las piezas tuvieron que ser cortadas a medida, luego se cortaron ranuras en cada pieza a medida que se agregaban a las otras piezas. Se colocaron clavos de alambre para conectar las piezas y luego se usó cinta adhesiva para sellar todos los bordes. Finalmente, se agregaron toques finales, como agregar la envoltura de plástico al colector solar y fijar una gasa dentro del deshidratador solar de alimentos.
Cortando con precisión...
Montón de piezas
Colector Solar: Base
Colector solar: aislamiento
Colector solar: envoltura preplástica
Colector solar: envoltura post-plástica
Pruebas
Después de determinar que lo más probable es que tuviera problemas para deshidratar frutas y verduras, utilicé mi deshidratador en algunos artículos de masa diminuta: las hierbas. En la foto se ve un poco de cilantro secándose junto a la ventana. El deshidratador tiene una tapa (no se muestra en la imagen) que cubre el 95 % de la parte superior mientras está en funcionamiento, dejando un 5 % abierto cerca del borde posterior para permitir el flujo de aire pasivo.
Resultados
Mesas
Tabla 3. Datos de eficacia del deshidratador solar de alimentos
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Tabla 4. Tiempos de secado del deshidratador de alimentos eléctrico
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Otros datos importantes recopilados
Temperatura de funcionamiento del deshidratador de alimentos eléctrico: 142 o F
Área del colector solar: 160,1 en 2
Volumen del deshidratador solar de alimentos: 596,1 en 3
Equivalencia solar diaria de Arcata: 4 horas de pleno sol
Investigación Matemática
Para determinar el tamaño que debería haber tenido el colector solar fue necesario extrapolar los datos recopilados. Primero, descubrí cuántos grados habría aumentado la temperatura dentro del deshidratador si el 100% del colector solar hubiera estado recibiendo luz. Esto dio un alcance máximo para el área del colector solar. Luego, utilizando las respuestas determinadas previamente, se calculó el área de superficie total requerida para alcanzar la temperatura deseada de 140 o F (comparable al deshidratador de alimentos eléctrico).
Paso 1. Determinación del aumento máximo de temperatura del colector solar:
[(Temperatura del deshidratador - Temperatura ambiente) / % del colector expuesto, como decimal]
Prueba 1 Máximo: 17,65 o F
Prueba 2 Máximo: 16.00 o F , Rango máximo: 16-17.65 o F
Paso 2. Determinar el área de superficie necesaria para alcanzar la temperatura deseada con un volumen fijo del deshidratador de 596,1 pulg. 3 :
Área de superficie * [(Temperatura deseada - Temperatura ambiente) / Aumento máximo de temperatura desde 160,1 in^2 Colector solar]
Área de superficie necesaria para alcanzar los 140 o F: 589,6-700,4 pulgadas 2
Tiempos de secado previstos en Arcata, CA
Utilizando 4 horas de plena luz solar como equivalencia solar diaria, se recalcularon los tiempos de secado anteriores para el deshidratador solar de alimentos, tanto con su tamaño actual como con el ideal de colector solar. Para hacer esto, se aproximó el tamaño ideal del colector solar a 3 2/3 veces el tamaño del original.
Los cálculos son los siguientes:
Días en Deshidratador Solar de Alimentos Ideal = [ Horas Tiempo de Secado / (Día / Equivalencia Solar Diaria) ]
Días en el deshidratador solar actual = [Días en el deshidratador solar de alimentos ideal / (1 / (X área de superficie actual)) ]
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Tabla 5. Tiempos ideales de secado del deshidratador solar de alimentos
| Tabla 6. Tiempos actuales de secado del deshidratador solar de alimentos
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**Nota: Estos tiempos de secado son tan largos que es probable que la comida se eche a perder.
Recomendaciones
| Aspecto de diseño | Cómo mejorar | |
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| Dimensiones/Ingeniería |
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| Materiales |
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| Método |
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Consideraciones
Si opta por la energía solar... Una cosa que no mencioné ya y que debería tenerse en cuenta si alguien quisiera construir su propio deshidratador solar de alimentos después de mirar esta página, es lo complicado que puede ser, o más bien, qué tipo de desorden. La comida que estás deshidratando puede quedar en tu deshidratador. Si no has deshidratado alimentos antes, es posible que no lo sepas. El punto aquí es que cualquier cosa que se ensucie, debes poder limpiarla. Los componentes removibles/reutilizables o de un solo uso deben ser parte del sistema (es decir, un plato y una gasa de un solo uso, o una rejilla y una bandeja removibles).
Si opta por lo eléctrico... Por lo que experimenté, el deshidratador eléctrico de 350 W, más económico y que consume menos energía, que elegí sería suficiente para el usuario doméstico promedio. El modelo de 1000W se veía bien y venía con un ajuste de temperatura, pero generalmente logra los mismos fines a través de medios que consumen más energía. Además, comprar un temporizador para el deshidratador es una buena forma de controlar el uso de energía y la precisión del secado.
Mas imagenes
Mmm... ¡Sobras de comida!
Productos/Más Bandejas Cargadas
Recursos
Libros
- Fodor, Eben V. "El secador solar de alimentos: cómo fabricar y utilizar su propio deshidratador de alimentos impulsado por el sol, de alto rendimiento y bajo costo", 2006. New Society Publishers.
- Nicolás, Noemí. “Secado de alimentos en casa”, 1978. David & Charles (Publishers) Limited.
- Wheeler, emme. “Deshidratación de alimentos en el hogar: cómo, qué y por qué”, 1974. Seattle, Washington.
Enlaces útiles
- Deshidratador solar de alimentos
- Secadores solares de alimentos
- hacer un secador solar
- Proyectos: Secar Alimentos Al Sol
- Secado de alimentos
- Asociación de Energía Solar de El Paso: Secado Solar de Alimentos
- Una revisión del secado solar de alimentos
- Departamento de Energía de EE. UU. "Ficha informativa sobre tecnología de diseño solar pasivo"
Aquí hay otros 3 bonitos modelos solares pasivos: Tres deshidratadores solares de alimentos
Créditos
| Christopher Stadler |
| Cal Poly Humboldt |
cjs36  humboldt  educación |