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

In molte parti del mondo, il viaggio dal campo alla tavola è costellato di perdite. Le verdure fresche, ricche di nutrienti e vitali per la sicurezza alimentare, spesso deperiscono prima di poter essere consumate. Ciò accade perché questi prodotti sono altamente deperibili; senza una conservazione o una lavorazione adeguata, marciscono, sprecando l'acqua, la terra e il lavoro investiti per coltivarli. Nelle regioni a basso reddito, dove la refrigerazione e le strutture di stoccaggio avanzate sono spesso scarse, questo problema è particolarmente acuto. Uno dei modi più antichi ed efficaci per arrestare questo deterioramento è l'essiccazione. Rimuovendo l'acqua dal cibo, l'ambiente diventa inospitale per i batteri e le muffe che causano il decadimento, e il cibo diventa più leggero e facile da conservare o trasportare. Sebbene l'essiccazione sia un concetto semplice, farla bene richiede controllo. L'essiccazione tradizionale all'aria aperta dipende dalle condizioni meteorologiche, che possono essere imprevedibili, ed espone il cibo a polvere e insetti. Le soluzioni moderne spesso prevedono macchine che utilizzano l'aria calda per accelerare il processo, ma queste possono essere costose o complesse da costruire. La sfida per i piccoli agricoltori e le comunità locali è trovare un modo per essiccare il cibo che sia economico, affidabile e capace di gestire diversi tipi di verdure senza richiedere tecnologie costose.

Un team di ricercatori in Ruanda si è posto l'obiettivo di affrontare questa sfida progettando, costruendo e testando un essiccatore elettrico a cassone, semplice e semi-automatico. Il loro obiettivo era creare una macchina che potesse essere costruita con materiali disponibili localmente e utilizzata per preservare verdure comuni come carote, cavoli e pomodori. Hanno iniziato creando un modello tridimensionale dettagliato del dispositivo, che prendeva la forma di una scatola di legno grande circa quanto una valigia capiente. All'interno di questo cassone, hanno installato un elemento riscaldante, una ventola per far circolare l'aria calda e vassoi in rete metallica per contenere le verdure. Il sistema è stato dotato di sensori per monitorare la temperatura e l'umidità all'interno della camera, insieme a un pannello di controllo che permetteva all'operatore di impostare le condizioni desiderate. L'intera macchina è stata assemblata in un laboratorio di falegnameria, utilizzando legname per la struttura e componenti elettriche standard per i sistemi di riscaldamento e controllo. Il costo totale per costruire il prototipo è stato di 84.755 franchi ruandesi, una cifra che i ricercatori hanno notato essere fortemente influenzata dal prezzo delle parti elettriche, che costituivano la stragrande maggioranza del costo dell'hardware.

Per vedere quanto bene funzionasse questa macchina artigianale, i ricercatori hanno condotto una serie di test utilizzando prodotti freschi acquistati in un mercato locale. Hanno preparato campioni di carote, cavoli e pomodori, lavandoli e sbucciandoli prima di posizionarli sui vassoi. Ogni sessione di test è durata sedici minuti, durante i quali la macchina ha riscaldato l'aria a temperature comprese tra 49 e 55 gradi Celsius. I ricercatori hanno pesato attentamente le verdure prima e dopo ogni sessione per misurare quanta acqua fosse stata rimossa. Hanno anche monitorato la temperatura e l'umidità all'interno del cassone durante tutto il processo. I risultati hanno mostrato che l'essiccatore funzionava come previsto, rimuovendo con successo l'umidità da tutti e tre i tipi di verdura. Tuttavia, la velocità con cui l'acqua lasciava il cibo variava significamente a seconda del prodotto.

Il dato più sorprendente è stato che le verdure non si essiccavano allo stesso ritmo, nonostante fossero sottoposte allo stesso calore e flusso d'aria. Il cavolo si è rivelato il più facile da essiccare, perdendo quasi la metà del suo peso iniziale in soli sedici minuti. Le carote si sono comportate moderatamente bene, perdendo circa un terzo del loro peso nello stesso tempo. I pomodori, al contrario, si sono essiccati molto più lentamente, perdendo solo circa il 15 percento del loro peso. I ricercatori hanno osservato che l'aria all'interno del cassone era significativamente più secca durante l'essiccazione dei pomodori rispetto agli altri due prodotti, eppure i pomodori perdevano umidità al ritmo più lento. Ciò suggerisce che la struttura stessa del pomodoro — forse la sua buccia o lo spessore della sua polpa — crei una barriera che rende più difficile la fuoriuscita dell'acqua, indipendentemente da quanto sia secco l'aria circostante. Al contrario, la struttura fogliosa del cavolo permetteva all'acqua di evaporare rapidamente. Le carote si collocavano in una posizione intermedia, sebbene i risultati per le carote mostrassero maggiore variazione da un test all'altro, probabilmente perché le dimensioni e la forma dei pezzi di carota non erano perfettamente uniformi.

Sebbene la macchina abbia dimostrato con successo di poter essiccare queste verdure, i ricercatori sono stati attenti a sottolineare i limiti del loro studio. I test sono stati brevi, della durata di soli sedici minuti, un tempo molto inferiore a quello necessario per essiccare completamente le verdure per la conservazione a lungo termine. Di conseguenza, i numeri registrati rappresentano la velocità iniziale di essiccazione piuttosto che l'efficienza finale del processo. Hanno inoltre stimato l'elettricità utilizzata invece di misurarla direttamente con un contatore, il che significa che non potevano ancora calcolare esattamente quanta energia fosse necessaria per rimuovere una specifica quantità d'acqua. Nonostante queste limitazioni, il progetto ha dimostrato che un essiccatore a basso costo e costruito localmente può essere uno strumento funzionale per ridurre le perdite post-raccolta. Lo studio suggerisce che, per i piccoli trasformatori in Ruanda e in contesti simili, un dispositivo del genere offre un modo pratico per preservare l'eccedenza di prodotti. Tuttavia, per rendere il sistema veramente efficiente, i miglioramenti futuri dovrebbero concentrarsi sulla standardizzazione della dimensione dei pezzi di verdura, su un miglior controllo dell'umidità all'interno della camera e sulla misurazione più precisa dell'uso dell'energia. Il lavoro conferma che, con il giusto design, la tecnologia semplice può giocare un ruolo significativo nel garantire le scorte alimentari e sostenere l'agricoltura locale.