EXPLORACIÓN DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Experimento de comparación de la deshidratación solar y la deshidratación directa al sol

Título: 

Efecto del deshidratador solar y la deshidratación directa en la humedad y carbohidratos en el Ananas Comosus (Piña), el Prunus domestica (Ciruela) y el Malus Domestica (Manzana)

1. INTRODUCCIÓN: 
   Un problema social hoy en día es la necesidad de los pequeños agricultores de poder conservar las frutas excedentes en su cosecha y la necesidad de conservar el medio ambiente, es que se plantea que las personas que enfrentan este tipo de problemas, puedan contar con un aparato que les permita conservar sus alimentos sin necesidad de hacer un gasto económico innecesario pagando servicio eléctrico, sino aprovechando la energía solar de nuestro departamento de Moquegua. Este funcionará deshidratando las frutas. Lamentablemente la explotación desmedida del petróleo y gas, ha ocasionado excesos aberrantes, su elevado costo y el enorme perjuicio ecológico ha provocado que nuestros esfuerzos se enfoquen hacia una alternativa energética que armonice con el medio ambiente. Un familiar de uno de los integrantes de nuestro grupo que es agricultor le ocurrió que le sobro mucha uva en su cosecha y no sabía qué hacer con ella hasta que se informó acerca de la deshidratación de las frutas pero no estaba muy satisfecho ya que tenía que compra este aparato para deshidratarlas, así que decidió investigar más a fondo y encontró que podría realizar un deshidratador solar casero sin necesidad de hacer más gasto mediante el proceso de la osmodeshidratacion  esto me hizo recordar la clase en la que indagamos información acerca de este tema (osmodeshidratacion) el cual es una técnica aplicada a productos frutihorticolas que permite reducir su contenido de humedad (hasta un 95%) e incrementar el contenido de sólidos solubles.

   

   Deshidratación de alimentos

   A partir de esta experiencia personal nos realizamos varias preguntas como: ¿En qué consistía realmente el proceso de la osmodeshidratacion? y ¿Para qué nos sirve verdaderamente la osmodeshidratacion? Y así pudimos concluir que esto está estrechamente relacionado con las distintas temperaturas a la que está sometido el deshidratador solar a partir de ello surgió la pregunta de investigación ¿En qué medida la temperatura del deshidratador solar (55-65 C°) en comparación con la temperatura ambiente (24-27 C°) influye en la humedad, proteínas y carbohidratos del Ananas Comosus  (Piña) y el Prunus domestica  (Ciruela)? Se tendrá la variación  de la temperatura ambiente (24-27 C°) y del deshidratador solar (55-65 C°) como variable independiente ya que de esta variación de temperatura dependerá la humedad, carbohidratos y proteínas del Ananas Comosus (Piña) y el Prunus Domestica (Ciruela).
   Hay que tener en cuenta que la deshidratación directa será nuestra muestra control ya que luego se compararan los resultados con la osmodeshidratacion mediante el deshidratador solar. Por otro lado nuestra pregunta de investigación nos llevó a desarrollar una hipótesis que consistía en lo siguiente: El deshidratador solar es más eficiente que la deshidratación directa con respecto a la conservación de humedad, proteínas y carbohidratos.
   El objetivo de esta investigación está basado en comparar el resultado de deshidratación respecto al deshidratador solar y la deshidratación directa de las frutas para conocer cuál de ellos conserva mejor la humedad, proteínas y carbohidratos. La experimentación se dará en diferentes temperaturas respecto a la deshidratación directa (24-27 C°) y la deshidratación solar (55-65 C°) y luego se obtendrán resultados veraces los cuales nos ayudaran a revalidar nuestra hipótesis planteada. Debemos tener en cuenta que para realizar esta experimentación debemos tener en claro que es la osmodeshidratación y en que consiste y según la CONCYTEC (Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica) este es un proceso en el cual el vegetal o fruta es sumergido entero o en partes en una solución hipertónica, permitiendo remover agua desde el interior de las células vegetales por ósmosis. Y así es como el trabajo de investigación propuesto beneficiara a evaluar el proceso de la osmodeshidratación directa y mediante un deshidratador solar.
2. METODOLOGÍA:
3. VARIABLES DE ESTUDIO:
   
   
   
   
   
   
   
   
4.  MATERIALES:
   

   Cantidad	Materiales	Cantidad	Equipo	Cantidad	Reactivos/Insumos
   1	Tablero OSB 9.5 mm 1.22 x 2.44 metros	1	Balanza Analítica /g/±0.001	10	Ciruela (Prunus Domestic)
   1	Plástico negro	1	Refractómetro /%/± 1%	8	Manzana (Malus Domestic)
   100 gr	Clavos de 1" con cabeza			1	Piña(Ananas Comosus)
   1	Malla mosquitero
   1 bolsa	Grapas
   1	Plástico transparente
   4	Armellas
   1	Cadena
   1	Protector hermético
   2	Ruedas

   
   
5. MEDIDAS DE SEGURIDAD, ÉTICAS Y MEDIOAMBIENTALES:                                    El objetivo de nuestro proyecto es elaborar un deshidratador a base de la energía solar, aprovechando que en nuestra región Moquegua gozamos de iluminación solar los 365 días del año, por lo que nuestro proyecto es amigable con el medio ambiente, no contaminante.
    -  Se utilizara el material adecuado de laboratorio para poder evitar accidentes; los materiales como el mandil y los guantes.     
   -  Para la medición se utilizaran materiales del laboratorio como la balanza, el colorímetro y el refractómetro.                                                                     
   - Disposición o eliminación correcta de los residuos.  
   - Evaluación de riesgos.                                                            
   - Se tendrá en cuenta que si se presenta algún accidente tenemos la atención de tópico para poder solucionar los problemas presentado. 
6. PROCEDIMIENTO:                                                                                                   Para realizar el modelo de nuestro deshidratador solar se debe de tomar en cuenta que los materiales deben de estar en perfecto estado para que no ocurran inconvenientes.                                                                                               Procedimiento del deshidratador solar:  

1.    Se corta los pedazos de madera de acuerdo a las medidas acordadas

• 01 Tablero OSB 9.5 mm 1.22 x 2.44 metros

•  Plástico negro

• 100 gr de clavos de 1” con cabeza

• Malla mosquitero

• Grapas

•  Plástico transparente

• 4 Armellas

• Cadena

• Protector hermético

• 02 rudas

3. Para armar la base se debe unir las tres tablas más largas entre sí, para armar un rectángulo, con las varas finas, atornillándolas.

4. Se coloca el plástico negro a la base para que este tenga un mejor funcionamiento

5. Seguidamente se coloca el plástico o vidrio transparente sobre la parte superior de la base.

6. Coloca cuatro pedazos de madera los cuales conformaran la cámara de secado en la parte superior.

7. Se construye las rejillas rectangulares de acuerdo a las medidas de la cámara de secado.

            Procedimiento para la deshidratación: 

1   1.    Se lava y corta en rodajas (1.5 aprox.) las frutas previamente elegidas

     2.   Se coloca la fruta en el deshidratador con una distancia prudente (1.5 cm de separación)

     3.  Verificar que no exista un ingreso de aire frio por las noches (Tapar la rendija de ingreso y salida del aire), ya que este hará que las frutas se rehidraten.

     4.   Esperar el tiempo necesario para retirar las frutas ya deshidratadas.

    7. DATOS BRUTOS Y PROCESADOS:

Se utilizara la hoja de cálculo de Excel para hallar la media aritmética y la desviación estándar que se usara para graficar las barras de error.

Tabla N°1:

Perdida de la masa de las muestras expuestas al deshidratador durante 3 días

	Muestras en el deshidratador durante 3 días ± 0.01g
	Manzana		Ciruela		Piña
Muestras	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final
M1	15.73	1.87	21.81	18.37	22.87	4.96
M2	20.54	2.07	23.90	17.34	20.40	3.08
M3	18.47	2.57	24.45	16.22	20.42	2.44
M4	13.42	2.77	22.10	18.68	20.28	3.86
M5	12.59	2.72	25.80	17.69	19.22	6.57
M6	11.08	3.59	25.63	17.75	18.82	4.27
M7	11.22	2.21	23.56	16.85	18.08	4.35
M8	17.93	1.97	22.35	18.78	16.66	4.63
M9	14.52	1.93	21.48	16.56	20.80	3.28
M10	13.04	1.37	24.91	18.34	19.38	4.07

Tabla N°2:

Perdida de la masa de las muestras expuestas directamente al sol durante 3 días

	Muestras colocadas directamente al sol durante 3 días ± 0.01g
	Manzana		Ciruela		Piña
Muestras	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final
M1	15.80	2.35	24.40	18.70	16.57	1.96
M2	16.63	3.28	25.04	18.15	18.36	3.08
M3	14.52	2.38	21.47	17.68	17.83	2.44
M4	15.65	3.47	22.68	16.22	16.58	1.86
M5	16.67	2.77	21.64	18.45	16.69	6.57
M6	15.22	3.25	23.45	17.11	16.13	4.27
M7	16.34	2.17	22.68	16.78	17.26	4.35
M8	15.37	2.07	21.67	18.97	18.93	4.63
M9	16.87	1.66	23.65	16.54	18.47	3.28
M10	15.60	1.88	24.76	16.43	17.63	3.72

Tabla N°3:

Perdida de los carbohidratos de las muestras en el deshidratador durante 3 días

	Perdida de los carbohidratos de las muestras en el deshidratador durante 3 días ± 1%
	Manzana		Ciruela		Piña
Muestras	Carbohidratos Inicial	Carbohidratos Final	Carbohidratos Inicial	Carbohidratos Final	Carbohidratos Inicial	Carbohidratos Final
M1	11	5	6	2	13	8
M2	10	6	5	3	14	7
M3	12	7	6	2	13	7
M4	11	5	5	3	13	6
M5	10	6	4	3	14	7
M6	11	7	7	4	13	8
M7	12	6	6	4	14	8
M8	10	5	5	2	14	9
M9	11	5	6	3	13	6
M10	12	6	4	4	13	7

Tabla N°4:

	Perdida de los carbohidratos de las muestras expuestas directamente al sol durante 3 días ± 1%
	Manzana		Ciruela		Piña
Muestras	Carbohidratos Inicial	Carbohidratos Final	Carbohidratos Inicial	Carbohidratos Final	Carbohidratos Inicial	Carbohidratos Final
M1	11	5	6	3	13	6
M2	10	6	5	2	12	7
M3	11	7	5	3	14	7
M4	10	5	4	3	14	8
M5	12	5	5	2	13	6
M6	11	7	6	4	14	5
M7	11	6	6	2	13	5
M8	10	6	4	3	14	7
M9	12	5	5	4	15	6
M10	12	7	4	4	16	5

Perdida de los carbohidratos de las muestras expuestas directamente al sol durante 3 días

Después de obtener los datos brutos se prosiguió a procesar los datos a través de medidas de tendencia central como la media aritmética y la desviación estándar

Tabla N°5:

Promedio de la pérdida de masa de las muestras en el deshidratador durante 3 días

Datos procesados de las muestras en el deshidratador (Humedad) ± 0.01 g
Manzana		Ciruela		Piña
Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final
14.85	2.31	23.60	17.66	19.69	4.15

Tabla N°6:

Promedio de la pérdida de masa de las muestras expuestas directamente al sol durante 3 días

Datos procesados de las muestras en el sol (Humedad) ±0.01 g
Manzana		Ciruela		Piña
Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final
15.87	2.53	23.14	17.50	17.45	3.62

Tabla N° 7:

Promedio de la pérdida de carbohidratos de las muestras en el deshidratador durante 3 días

Datos procesados de las muestras en el deshidratador (Carbohidratos) ± 1%
Manzana		Ciruela		Piña
Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final
11.00	5.80	5.40	3.00	13.40	7.30

Tabla N°8:

Promedio de la perdida de carbohidratos de las muestras expuestas directamente al sol durante 3 días

Datos procesados de las muestras en el sol (Carbohidratos) ± 1%
Manzana		Ciruela		Piña
Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final	Masa Inicial	Masa Final
11.00	5.90	5.00	3.00	13.80	6.20

Tabla N°9:

Promedio de la diferencia entre la masa Inicial y final de las muestras en el deshidratador solar y expuestas directamente al sol

Datos procesados de la diferencia de la masa inicial y final  de las muestras
Manzana		Ciruela		Piña
Deshidratador	Directo al sol	Deshidratador	Directo al sol	Deshidratador	Directo al sol
12.55	13.34	5.94	5.64	15.54	13.83

Tabla N°10:

Promedio de la diferencia entre los carbohidratos Iniciales y finales de las muestras en el deshidratador solar y expuestas directamente al sol

Datos procesados de la diferencia de los carbohidratos iniciales y finales de las muestras
Manzana		Ciruela		Piña
Deshidratador	Directo al sol	Deshidratador	Directo al sol	Deshidratador	Directo al sol
5.20	5.10	2.40	2.00	6.10	7.60

8. GRÁFICOS DE DATOS PROCESADOS:

Después de procesar los datos se prosiguió a realizar las gráficas de cada tabla de los datos procesados. 

Gráfico N°1 

 Gráfico N°2

ANÁLISIS DE LOS DATOS ESTADÍSTICOS Y DE LOS RESULTADOS:

A partir de esta investigación relacionada sobre la comparación de las muestras expuestas al sol y las muestras en el deshidratador solar casero para comprobar cuál de ellas es mejor conservante de los carbohidratos, se puede observar en los resultados que el deshidratador solar casero es el que conserva en mayor proporción los carbohidratos de la fruta deshidratada.

Gráfico 1: En el grafico 1 se puede observar la comparación de la pérdida de masa en el deshidratador solar y directo al sol, como se puede evidenciar la mayor pérdida de masa se da por parte de las muestras en el deshidratador esto se debe a que los rayos solares recibidos por el deshidratador son absorbidos por el plástico transparente lo cual genera más calor en deshidratador permitiendo así que la pérdida de masa en el deshidratador sea mayor que las muestras expuestas directamente al sol. (Tec. Magali Parzanese, 2011).

Gráfica 2: En la gráfica 2 se muestra la comparación de la perdida de los carbohidratos en las muestras en el deshidratador solar y las muestras expuestas directamente al sol, se puede observar que la mayor pérdida de carbohidratos se da por parte de las muestras expuestas en el deshidratador solar pero en una mínima diferencia, esto se debe que al recibir el deshidratador más calor debido a la absorción de los rayos solares la perdida de carbohidratos se hace mayor en este caso.

CONCUSIÓN Y EVALUACIÓN:

En conclusión nuestra pregunta de investigación es: ¿En qué medida la temperatura del deshidratador solar (55-65 C°) en comparación con la temperatura ambiente (24-27 C°) influye en la humedad, proteínas y carbohidratos del Ananas Comosus  (Piña), el Prunus domestica  (Ciruela) y el Malus domestica (Manzana)?; la cual podemos responder con los resultados obtenidos el mayor conservante de la masa y los carbohidratos son las muestras expuestas directamente al sol esto se debe a la cantidad de temperatura que existe en estos dos ambientes las cuales son en el deshidratador (55-65 C°) y la temperatura ambiente (24-27 C°), lo cual provoca que en el deshidratador el proceso de la osmodeshidratacion se realice con mayor rapidez y ocasione una mayor pérdida de masa y de carbohidratos. Para finalizar podemos revalidar nuestra hipótesis la cual consistía en: El deshidratador solar es menos eficiente que la deshidratación directa con respecto a la conservación de masa y los carbohidratos.

LIMITACIONES Y MEJORAS DE LA INVESTIGACIÓN:

Limitaciones	Mejoras
1. No se tomó en consideración el tiempo que se tenía por lo que se tuvo que arreglar el experimento a realizar. 2. La balanza electrónica en algunos momentos se descalabraba. 3. El cuchillo a usar no era el adecuado, además de que era difícil cortar con él. 4. Una demora al medir con el refractómetro las frutas.	1. Se debe de utilizar los implementos adecuados para la construcción del deshidratador. 2. Utensilio adecuado para los cortes de las frutas. 3. Mejor organización para la compra de los instrumentos. 4. Mejor uso de los utensilios usados.

REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍAS:

·         Cocina con el sol. (2001, 21 enero). [Deshidratador Solar y secado solar de los alimentos]. Recuperado 26 noviembre, 2019, de https://gastronomiasolar.com/deshidratador-solar-secado-alimentos/

·         Ecoinventos. (2004, 19 marzo). [Como hacer un deshidratador solar casero]. Recuperado 26 noviembre, 2019, de https://ecoinventos.com/como-hacer-un-deshidratador-de-alimentos-solar-casero/

·         El correo del sol. (2013, 20 julio). [El deshidratador solar]. Recuperado 26 noviembre, 2019, de https://elcorreodelsol.com/articulo/construir-un-deshidratador-solar

·         Magali Parzanese. (2013, 23 abril). Deshidratación Osmotica. Recuperado 27 noviembre, 2019, de file:///C:/Users/Est-2017/Downloads/EXPLORACION%20GRUPAL.pdf