Fabrication and Performance Evaluation of a Semi-Automatic Electric Cabinet Dryer for Carrot, Cabbage and Tomato

En muchas partes del mundo, el viaje de la granja a la mesa está plagado de pérdidas. Las verduras frescas, ricas en nutrientes y vitales para la seguridad alimentaria, a menudo se estropean antes de que puedan ser consumidas. Esto sucede porque estos cultivos son altamente perecederos; sin un almacenamiento o procesamiento adecuados, se pudren, desperdiciando el agua, la tierra y la mano de obra invertidos en su cultivo. En las regiones de menores ingresos, donde la refrigeración y las instalaciones de almacenamiento avanzado suelen ser escasas, este problema es especialmente agudo. Una de las formas más antiguas y efectivas de detener este deterioro es el secado. Al eliminar el agua de los alimentos, el entorno se vuelve inhóspito para las bacterias y mohos que causan la descomposición, y el alimento se vuelve más ligero y fácil de almacenar o transportar. Si bien el secado es un concepto simple, hacerlo bien requiere control. El secado al aire libre tradicional depende del clima, que puede ser impredecible, y expone los alimentos al polvo y a los insectos. Las soluciones modernas suelen implicar máquinas que utilizan aire caliente para acelerar el proceso, pero estas pueden ser costosas o complejas de construir. El desafío para los pequeños agricultores y las comunidades locales es encontrar una forma de secar los alimentos que sea asequible, confiable y capaz de manejar diferentes tipos de verduras sin requerir tecnología costosa.

Un equipo de investigadores en Ruanda se propuso abordar este desafío diseñando, construyendo y probando un secador de gabinete eléctrico semiautomático y sencillo. Su objetivo era crear una máquina que pudiera construirse con materiales disponibles localmente y utilizarse para preservar vegetales comunes como zanahorias, col y tomates. Comenzaron creando un modelo tridimensional detallado del dispositivo, el cual tomó la forma de una caja de madera aproximadamente del tamaño de una maleta grande. Dentro de este gabinete, instalaron un elemento calefactor, un ventilador para circular el aire caliente y bandejas de malla de alambre para sostener las verduras. El sistema estaba equipado con sensores para monitorear la temperatura y la humedad dentro de la cámara, junto con un panel de control que permitía al operador establecer las condiciones deseadas. Toda la máquina fue ensamblada en un taller de carpintería, utilizando madera para la estructura y componentes eléctricos estándar para los sistemas de calefacción y control. El costo total para construir el prototipo fue de 84,755 francos ruandeses, una suma que los investigadores señalaron que estuvo fuertemente influenciada por el precio de las piezas eléctricas, que constituían la gran mayoría del costo del hardware.

Para ver qué tan bien funcionaba esta máquina casera, los investigadores realizaron una serie de pruebas utilizando productos frescos comprados en un mercado local. Prepararon muestras de zanahoria, col y tomate, lavándolas y pelándolas antes de colocarlas en las bandejas. Cada ejecución de la prueba duró dieciséis minutos, durante los cuales la máquina calentó el aire a temperaturas entre 49 y 55 grados Celsius. Los investigadores pesaron cuidadosamente las verduras antes y después de cada ejecución para medir cuánta agua se había eliminado. También rastrearon la temperatura y la humedad dentro del gabinete durante todo el proceso. Los resultados mostraron que el secador funcionó según lo previsto, eliminando con éxito la humedad de los tres tipos de vegetales. Sin embargo, la velocidad a la que el agua abandonaba los alimentos varió significativamente dependiendo del cultivo.

El hallazgo más sorprendente fue que las verduras no se secaban al mismo ritmo, incluso aunque fueron sometidas al mismo calor y flujo de aire. La col demostró ser la más fácil de secar, perdiendo casi la mitad de su peso inicial en solo dieciséis minutos. La zanahoria funcionó moderadamente bien, perdiendo aproximadamente un tercio de su peso en ese mismo tiempo. Los tomates, por el contrario, se secaron mucho más lentamente, perdiendo solo alrededor del 15 por ciento de su peso. Los investigadores observaron que el aire dentro del gabinete estaba significativamente más seco al secar los tomates en comparación con los otros dos cultivos, y aun así los tomates perdieron humedad al ritmo más lento. Esto sugiere que la estructura del propio tomate —quizás su piel o el grosor de su pulpa— crea una barrera que hace que sea más difícil que el agua escape, independientemente de qué tan seco esté el aire circundante. En contraste, la estructura foliar de la col permitió que el agua se evaporara rápidamente. La zanahoria se situó en un punto intermedio, aunque los resultados para la zanahoria mostraron más variación de una prueba a otra, probablemente debido a que el tamaño y la forma de los trozos de zanahoria no eran perfectamente uniformes.

Si bien la máquina demostró con éxito que podía secar estos vegetales, los investigadores fueron cuidadosos al señalar los límites de su estudio. Las pruebas fueron cortas, durando solo dieciséis minutos, lo cual es mucho menos de lo que se necesita para secar los vegetales completamente para un almacenamiento a largo plazo. Por consiguiente, las cifras que registraron representan la velocidad inicial de secado en lugar de la eficiencia final del proceso. También estimaron la electricidad utilizada en lugar de medirla directamente con un medidor, lo que significa que aún no podían calcular exactamente cuánta energía se requería para eliminar una cantidad específica de agua. A pesar de estas limitaciones, el proyecto demostró que un secador de bajo costo y construcción local puede ser una herramienta funcional para reducir las pérdidas postcosecha. El estudio sugiere que, para los procesadores a pequeña escala en Ruanda y entornos similares, tal dispositivo ofrece una forma práctica de preservar el excedente de productos. Sin embargo, para que el sistema sea verdaderamente eficiente, las mejoras futuras tendrían que centrarse en estandarizar el tamaño de los trozos de vegetales, controlar mejor la humedad dentro de la cámara y medir el uso de energía de manera más precisa. El trabajo confirma que, con el diseño adecuado, la tecnología simple puede desempeñar un papel significativo en la seguridad de los suministros de alimentos y el apoyo a la agricultura local.