2407-tesis-Diciembre-2010-822804625

Vista previa del material en texto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS 
MAESTRIA EN CIENCIAS DE LOS ALIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD BIOQUÍMICA DE 
 LA PIMIENTA GORDA (Pimienta dioica L. Merril) 
 DESHIDRATADA CON CICLOS DE ATEMPERADO. 
 
 
 
 
 
T E S I S 
 
PARA OBTENER EL GRADO DE: 
 
MAESTRO EN CIENCIAS EN ALIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
PRESENTA: 
 
IBQ. NORMA LETICIA FLORES MARTINEZ 
 
 
 
 
DIRECTORES DE TESIS: 
 
Dra. IRASEMA ANAYA SOSA 
M. en C. MA. TERESA CRUZ Y VICTORIA 
 
 
 
 
 
 MÉXICO, D. F. 2009 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El presente trabajo se realizó en el Laboratorio de Ingeniería de Alimentos del 
Departamento de Graduados e Investigación en Alimentos de la Escuela 
Nacional de Ciencias Biológicas, bajo la dirección de la Dra. Irasema Anaya 
Sosa y la Codirección de la M. en C. María Teresa Cruz y Victoria. 
 
Durante el desarrollo de la tesis se tuvo apoyo económico como Becaria del 
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y del Programa Institucional de 
Formación de Investigadores con clave del proyecto SIP 20090822. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
Gracias a mi Dios por sus bendiciones y misericordia en cada momento de mi 
vida. Por darme la oportunidad te cumplir una meta más. 
 
A mis tres grandes amigas, por su amor, consejos, ejemplo, cuidados, apoyo y 
oraciones. Gracias abue Lenis, gracias mami, gracias hermanita Alma, Las 
amo… 
 
A mi padre que aunque ya no esté entre nosotras lo llevo en mi corazón y le 
dedico muy especialmente este triunfo. 
 
A ti amorcito, mi Noé, por tu amor, apoyo y oraciones. 
 
Al resto de mi familia que con alguna palabra o palmadita, me han servido de 
estímulo para cumplir mi sueño. 
 
A los profesores que han contribuido en mi formación profesional, 
especialmente a la Dra. Irasema y Maestra Tere por su paciencia, apoyo y por 
haberme regalado de sus conocimientos para la elaboración de este proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
i 
 
INDICE GENERAL 
I. INDICE GENERAL. i 
II. INDICE DE FIGURAS. iv 
III. INDICE DE CUADROS. vi 
IV. RESUMEN. vii 
V. ABSTRACT viii 
 
 
1. INTRODUCCIÓN 1 
 
2. ANTECEDENTES 
2.1 La Pimienta dioica L. Merril. 3 
2.2 Composición química de la pimienta. 3 
2.3 Usos de la Pimienta dioica L. Merril. 4 
2.4 Producción, cosecha y venta de la Pimienta dioica en México. 4 
2.5 Países productores y consumidores. 5 
2.5.1 Fortalezas y debilidades del sector pimienta. 6 
2.6 Peroxidasa. 7 
2.7 Ácido Ascórbico. 8 
2.8 Secado y su importancia. 
 2.8.1 Definición de secado. 8 
 2.8.2 La operación del secado. 9 
 2.8.3 Mecanismos de secado. 9 
 2.8.3.1 Difusión. 10 
 2.8.3.2 Capilaridad. 11 
2.9 Contracción y endurecimiento. 13 
2.10 Deshidratación como medio de conservación de alimentos. 15 
2.11 Secado con atemperado. 15 
2.12 Secador de lecho fluidizado y su aplicación. 19 
2.13 Antecedentes de secado de pimienta gorda. 21 
 
3. JUSTIFICACIÓN 22 
 
 
ii 
 
4. OBJETIVOS 
4.1 Objetivo general. 23 
4.2 Objetivos específicos. 23 
 
5. MATERIALES Y MÉTODOS 
5.1 Materia prima. 24 
5.2 Material de laboratorio y reactivos. 24 
5.3 Diagrama del procedimiento experimental. 25 
5.4 Descripción del equipo. 26 
5.5 Determinación de propiedades físicas. 
 5.5.1 Diámetro de partícula (dp), (Kunni y Levenspiel, 1991). 27 
 5.5.2 Radio equivalente. 27 
 5.5.3 Esfericidad (ϕs), (Mohsenin, 1970). 
27 
 5.5.4 Densidad empacada (pb), (Vidal, 1999). 28 
 5.5.5 Densidad aparente (pp), (Vidal, 1999). 28 
 5.5.6 Temperatura superficial de la partícula. 28 
5.6 Determinación de parámetros hidrodinámicos. 
 5.6.1 Velocidad mínima de fluidización (Umf), 
(Kunni y Levenspiel, 1991). 29 
 5.6.2 Fracción de espacios vacíos a la mínima de fluidización (εmf), 
(Kunni y Levenspiel, 1991). 29 
 5.6.3 Régimen de fluidización, (Kunni y Levenspiel, 1991). 29 
5.7 Curvas de secado. 
 5.7.1 Determinación de curvas de secado (Método gravimétrico de 
registro discontinuo de pérdida de peso). 30 
 5.7.2 Coeficiente de difusividad efectiva, (2ª Ley de Fick). 30 
5.8 Análisis estadístico. 31 
5.9 Pruebas bioquímicas. 
 5.9.1 Determinación de estracto enzimático. 32 
 5.9.2 Determinación de actividad de peroxidasa en pimienta 
 dioica (Manual Worthington, 1961). 32 
 5.9.2 Determinación ácido ascórbico, Método Robinson Stock 
(Ranganna, 1986). 34 
 
 
iii 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
6.1 Características físicas de la pimienta gorda. 36 
6.2 Pruebas preliminares.37 
6.3 Características hidrodinámicas de la pimienta gorda. 39 
6.4 Curva de secado de la pimienta. 
 6.4.1 Curvas de secado de la pimienta gorda en lecho fluidizado 
convencional. 40 
 6.4.2 Curvas de secado de la pimienta gorda en lecho fluidizado por lote 
con ciclos de atemperado. 43 
6.5 Variación del peso de la pimienta gorda durante el periodo de 
atemperado. 47 
6.6 Evaluación de los coeficientes de difusión. 
 6.6.1 Radio equivalente. 47 
6.7 Coeficiente de difusión efectiva. 48 
6.8 Encogimiento y endurecimiento. 50 
6.9 Pruebas bioquímicas. 
 6.9.1 Actividad residual de peroxidasa. 51 
 6.9.2 Porcentaje de retención de ácido ascórbico. 53 
6.10 Análisis estadístico. 55 
 
7. CONCLUSIONES 58 
- NOMENCLATURA Y SIGLAS 
- REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS 
-ANEXOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
II. INDICE DE FIGURAS 
 
Figura 1. Curva de encogimiento ideal con o sin porosidad inicial. 14 
 
Figura 2. Curva de encogimiento no ideal sin porosidad inicial. 14 
Figura 3. Secado con ciclos de atemperado (Chua et al., 2003). 17 
Figura 4. Pimenta dioica L. Merril empacada al vacío. 24 
Figura 5. Esquema del secador del equipo de lecho fluidizado del 
laboratorio del departamento de graduados. (López, 2003.) 26 
Figura 6. Gráfica de Geldart para la clasificación de partículas. 30 
 
Figura 7. Diagrama de elaboración del extracto enzimático de 
 Pimienta Gorda. 32 
 
Figura 8. Diagrama experimental de la determinación de peroxidasa 
 en Pimienta Gorda. 33 
 
Figura 9. Diagrama experimental de la determinación de ácido 
 ascórbico en la Pimienta Gorda. 34 
 
 
Figura 10. Curva de secado de la pimienta gorda en termobalanza a 
60, 70 y 80°C. 37 
 
Figura 11. Determinación de la velocidad mínima de fluidización (Umf) en 
 pimienta gorda fresca. 39 
 
Figura 12. Determinación de la velocidad mínima de fluidización (Umf) en 
 pimienta gorda seca. 40 
 
Figura 13. Curva de secado convencional a 60, 70 y 80°C de pimienta 
gorda en lecho fluidizado. 41 
 
Figura 14. Perfil de temperatura en periodo decreciente. 42 
 
Figura 15. Curva de secado convencional de la pimienta gorda a 60°C. 42 
 
Figura 16. Curva de velocidad de secado de la pimienta gorda a 60°C. 42 
 
 
 
v 
 
Figura 17. Curva de secado convencional de la pimienta gorda a 70°C. 43 
 
Figura 18. Curva de velocidad de secado de la pimienta gorda a 70°C. 43 
 
Figura 19. Curva de secado convencional de la pimienta gorda a 80°C. 43 
 
Figura 20. Curva de velocidad de secado de la pimienta gorda a 80°C. 43 
 
Figura 21. Curvas de secado con diferentes ciclos de atemperado 
vs secado convencional a 60°C(Tiempo total de proceso). 44 
 
Figura 22. Curvas de secado con diferentes ciclos de atemperado vs secado 
convencional a 60°C. (Tiempo de aireación de secado). 43 
 
Figura 23. Curvas de secado con diferentes ciclos de atemperado vs secado 
 convencional a 70°C (Tiempo total de proceso). 45 
 
Figura 24. Curvas de secado con diferentes ciclos de atemperado vs 
secado convencional a 70°C (Tiempo de aireación de secado). 45 
 
Figura 25. Curvas de secado con diferentes ciclos de atemperado vs 
secado convencional a 80°C (Tiempo total de proceso). 45 
 
Figura 26. Curvas de secado con diferentes ciclos de atemperado vs 
secado convencional a 80°C (Tiempo de aireación de secado). 45 
 
Figura 27. Gráfica de la tendencia de la curva que relaciona el logaritmo 
natural de la humedad retenida con respecto al tiempo a 
70°C en 15x15. 49 
 
Figura 28. Evaluación del tipo de encogimiento que sufre la pimienta 
gorda secado a 70°C en el esquema 15x15. 50 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
 
INDICE DE CUADROS 
 
 
Cuadro 1. Composición nutricional de la pimienta gorda por 100g. 3 
Cuadro 2. Normas mexicanas establecidas para la comercialización de la 
 pimienta. 7 
 
Cuadro 3. Diseño factorial para la deshidratación de la pimienta gorda. 31 
 
Cuadro 4. Propiedades físicas de la Pimienta Gorda. 36 
 
Cuadro 5. Tiempo de secado en las pruebas preliminares de los esquemas 
de atemperado para el secado de pimienta gorda. 38 
 
Cuadro 6. Propiedades hidrodinámicas de la Pimienta gorda fresca y 
seca. 39 
 
Cuadro 7. Porcentaje de reducción del tiempo de secado. 46 
 
Cuadro 8. Coeficiente de difusión de pimienta gorda. 48 
 
Cuadro 9. Unidades de Actividad de la Peroxidasa por gramos de pimienta 
 gorda. 52 
 
Cuadro 10. Concentración de ácido ascórbico/g de Pimenta dioica en 
diferentes muestras. 54 
 
Cuadro 11. Cuadro resumen de los resultados en la deshidratación 
de la pimienta gorda. 54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vii 
 
RESUMEN 
 
En la zona de Cuetzalan, Puebla, su economía depende de manera muy 
importante de la producción, conservación y venta de pimienta al mercado 
nacional e internacional y debido a las condiciones climáticas de abundantes 
lluvias, justo en el periodo de cosecha, el secado al sol (método tradicional de 
secado para este producto) resulta ser una operación complicada, además de 
que en estas condiciones el proceso no es limpio y provoca contaminación del 
producto, lo que repercute en la calidad y por consiguiente en el precio de la 
pimienta seca. 
 
La deshidratación de la pimienta gorda en un secador de lecho fluidizado con 
ciclos de atemperado, mostró ser una técnica efectiva al disminuir 
considerablemente los tiempos de secado y en la retención de la actividad de 
peroxidasa y la cantidad de ácido ascórbico como parámetro de calidad, 
comparada con el secado tradicional y el secado convencional en lecho 
fluidizado. 
 
Debido a la forma geométrica de la pimienta y su comportamiento 
hidrodinámico de fluidización, permiteun proceso más eficiente en régimen de 
borboteo. Por otra parte se observó una disminución tamaño de 
aproximadamente el ~43% sin que se presentara deformación, lo que indica 
que el encogimiento es ideal, lo que significa que el secado es isotrópico. 
 
Por todo lo anterior, en este estudio se demuestra la eficiencia del secado en 
equipo de lecho fluidizado para secar la pimienta gorda manteniendo su 
calidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
viii 
 
ABSTRACT 
 
 
 
In Cuetzalan's zone, Puebla, your economy depends on a very important way of 
the production, conservation and sale of pepper to the domestic and 
international market. Due to the climatic conditions of abundant rains, just in 
the period of crop the dried method is exposed the pepper to the Sun 
(traditional method of dried for this product) it means that this form of 
presentation turns out to be a complicated operation, besides in these 
conditions the process is not clean and produce pollution in the product, and 
consequently the price of the dry pepper is being affected. 
 
The dehydration of fat pepper in a fluidized bed dryer with tempering cycles, 
being showed an effective technology because diminished considerably the 
drying times and their quality assessment as a consequence. The activity of 
peroxidase and ascorbic acid retention as quality parameters were increases 
compared with a traditional method of drying. 
 
Due to the geometric form of the pepper and his hydrodynamic behavior of 
fluidization, it allows a more efficient process in regime of spoutable. By the 
other hand it was observed a size diminish in approximately 43% without 
deformation it means that the fat pepper showed an ideal shrinkage and 
isotropic. 
 
This work propose the technology for to dry fat pepper with a quality 
assessment. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
I. INTRODUCCIÓN 
La pimienta gorda, es un fruto cuya forma es una baya de un color marrón 
oscuro, más grande y lisa que la pimienta común (Piper nigrum) 
aproximadamente de 7 a 9 mm de diámetro, posee dos semillas en forma de 
riñón y contiene de 2% a 5.2% en peso de aceite esencial, aunque el contenido 
exacto depende del tiempo y lugar de cosecha. Esta pimienta también es 
conocida como Pimienta de Jamaica, cuyo nombre genérico es Pimenta dioica 
[L.] Merril acreditada por su nombre en inglés de “Allspice” por sus olores y 
sabores característicos a la canela e intensamente a la de los clavos, con un 
toque de nuez moscada (Universidad Autónoma de Chapingo, 2002). 
El valor comercial de este fruto se da cuando éste se encuentra seco, ya que 
se puede utilizar como especia en la gastronomía, o bien, extraer sus aceites 
esenciales y utilizarlos en forma alimentaria, farmacéutica y cosmética. El 
proceso que se emplea en la zona norte de Puebla, Cuetzalan, es secar este 
fruto colocándolo en una superficie (patios y techos) para que los rayos del sol 
evaporen la humedad. Este proceso tarda aproximadamente de 4 a 5 días 
donde además hay que estar volteando los frutos continuamente y 
almacenándolos en las tardes o en días lluviosos, hasta que estén secos. El 
método para determinar si están secos o no, es agitarlos en el puño hasta que 
suenen como “cascabel”. 
Una de las ocupaciones que involucra a los tecnólogos en Alimentos, es 
desarrollar o implementar tecnologías que ayuden a dar mayor valor agregado 
a los productos. Una de estas tecnologías es el secado, proceso que permite 
dar una vida de anaquel extensa, asimismo ayuda a disminuir las reacciones 
de oxidación y el posible ataque de hongos y bacterias (Badui, 2006). 
Se utiliza al lecho fluidizado con ciclos de atemperado como una alternativa 
interesante, ya que de una forma sencilla y eficiente permite secar el producto 
hasta llegar a un bajo contenido de humedad. El secado con ciclos de 
atemperado tiene como ventajas la reducción en el consumo de energía, una 
reducción en el consumo de aire y la conservación de propiedades sensoriales 
 
 
2 
 
del producto (Chua y Chou, 2003). La duración de los ciclos de atemperado 
son definidos por la relación entre los tiempos de secado con los tiempos de 
reposo a través de un cociente (α). El hecho de que el secado se realice bajo 
condiciones controladas apoyaría de manera significativa a preservar y 
expandir el mercado internacional para esta pimienta, incrementándose los 
beneficios económicos para el productor, disminuyendo los tiempos de 
procesamiento, mejorando la calidad y alargando la vida de anaquel. Los 
parámetros de calidad que se consideran en este trabajo son la actividad de 
peroxidasa (Manual Worthinton, 1961) y ácido ascórbico por el Método de 
Robinson Stock (Ranganna, 1986). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
II. ANTECEDENTES 
 
2.1 La Pimienta dioica L. Merril. 
La especia que ha sobresalido por sus propiedades como saborizante y 
aromatizante, desde la antigüedad hasta nuestros días, es la pimienta. Este 
fruto no tiene una única denominación. Por ejemplo, en el idioma inglés, se le 
conoce como “Allspice” (todas las especias) y no es porque sea una 
combinación de especias, más bien son varias especias en una, ya que por sus 
olores y sabores característicos a la canela e intensamente a la de los clavos 
con un toque de nuez moscada, la pimienta es llamada “todas las especies”, y 
su nombre genérico es Pimenta dioica L. Merril (ASERCA, 2001). 
La parte que se utiliza como especia es el fruto. Se desarrolla en climas de tipo 
húmedo con lluvias todo el año y subhúmedos con lluvias en verano, prospera 
sobre suelos arcillosos derivados de margas calcáreas. La producción 
promedio es de 20 a 25kg por árbol hasta los 20 años, aunque es aconsejable 
renovar las plantaciones después de los 15 años (ASERCA, 2001), ver Cuadro 
1. De aquí en adelante la llamaremos Pimienta Gorda. 
 
2.2 Composición Química de la Pimienta . 
 
Cuadro 1. Composición nutricional de la pimienta gorda por 100g. 
Composición USDA Handbook* ASTA* 
Agua (g) 8.46 9.0 
Calorías (Kcal) 26.3 38.0 
Proteínas (g) 6.09 6.0 
Grasa (g) 8.69 6.6 
Carbohidratos (g) 72.12 74.4 
Cenizas (g) 4.65 4.2 
Calcio (g) 0.661 0.800 
Fosforo (mg) 113 110 
Sodio (mg) 77 80 
Potasio (mg) 1044 1100 
Ácido ascórbico (mg) 39.2 39 
*Composition of Food; Spice and Herbs. USDA Agricultural Handbook. January 1977. 
*The Nutritional Composition of Spices. ASTA Research Committee. February 1977. 
 
 
4 
 
 
2.3 Usos de la Pimienta dioica L. Merril. 
La pimienta gorda tiene usos tan variados que van desde su aplicación como 
especia en la gastronomía hasta la extracción de sus aceites para usarse en la 
industria cosmética y farmacéutica. 
Dentro de la gastronomía e industria alimentaria, la pimienta gorda ocupa un 
lugar privilegiado y es que ésta puede utilizarse para crear un efecto 
estimulante en el apetito, texturizar los alimentos dándoles una apariencia más 
agradable y apetitosa y enmascarar olores desagradables. 
Las especias, desde la antigüedad, fueron bases para muchos cosméticos y 
perfumes siendo sus aceites esenciales los más codiciados para este fin. 
2.4 Producción, Cosecha y venta de la Pimienta gorda en México. 
La cosecha, producción y venta de la pimienta gorda en México, se sigue 
haciendo de forma tradicional. En el primero de los casos intervienen los 
productores que lo tienen como un fruto ocasional, de traspatio, con la fuerza 
de trabajo familiar o manual, o bien, como cultivo alterno, pero con falta de 
apoyos y de tecnologías; y por otro lado, están los sistemas más sofisticados 
del comercio internacional quienes trabajan con impresionantes estructuras 
marítimas y portuarias. Para la producción de pimienta gorda no se cuenta con 
una tecnología viable que ayude en el proceso de cosecha o a mantener 
constantes los niveles de producción, aunado a esto no se efectúangrandes 
inversiones, los productores generalmente sólo cortan el fruto de los árboles y 
la venden verde o bien le dan el proceso de secado, el que sólo consiste en 
exponerla al sol (Universidad Autónoma de Chapingo, 2002). 
En el caso de la comercialización de la pimienta gorda, esta se define en primer 
instancia con el precio medio rural, que significa el precio de venta seguido por 
el que le dan los organismos que se la compran, y la obtienen con el precio 
medio de las exportaciones, que representa el precio al que los 
comercializadores exportan el producto. Son estos organismos lo que dirigen el 
 
 
5 
 
proceso de comercialización debido a que no sólo tienen un amplio 
conocimiento del mercado nacional, al comprar el producto con el precio medio 
rural, sino también del internacional, al ofrecer dicho producto a los mercados 
con el precio de mercados físicos, que indica el precio al que los consumidores 
finales lo adquieren. 
También se conocen otros canales de comercialización, como aquel en donde 
predomina la participación de los productores, a través de sus uniones; es 
decir, cuando el producto se pretende vender al exterior o a empresas 
trasnacionales. Por otra parte se encuentra el mecanismo más tradicional en 
donde el producto se ofrece en centrales de abastos. 
Los Estados en los que se han encontrado plantaciones de pimienta gorda son 
Campeche, Chiapas, Michoacán, Morelos, Oaxaca, Puebla, Quintana Roo, San 
Luis Potosí, Sinaloa, Tabasco, Veracruz y Yucatán; aunque sólo Tabasco, 
Veracruz y en menor medida Chiapas, la producen para el mercado. Y a pesar 
de que el hecho de que la mayor parte de la producción es para el exterior, 
ninguno de los estados productores de pimienta dispone de un paquete 
tecnológico para incrementar los rendimientos. El comportamiento del precio en 
el mercado de la Mexican Pepper, que es como se le conoce a la pimienta 
gorda mexicana en el comercio mundial, registra una tendencia a la alza, 
teniendo un importante incremento en el año 2000, superando incluso en el 
2001 a las de Malabar/Lampong/Brazilian, que es un producto triturado con 
mayor valor agregado, mejor cotizado y con mayor demanda en el mundo. 
(Universidad Autónoma de Chapingo, 2002). 
Por tanto es importante destacar que la pimienta que se produce en México de 
manera tradicional, tiene la capacidad de competir con las de los grandes 
exportadores que producen la variedad Pepper. 
2.5 Países productores y Consumidores 
México se encuentra dentro de los principales países productores, compitiendo 
con Jamaica y Centroamérica, en cuanto a este género de pimienta se refiere. 
De acuerdo con la Secretaria de Economía, la Mexican Pepper exporta a 55 
 
 
6 
 
países, distribuidos en cinco continentes. En América la pimienta mexicana la 
adquiere Estados Unidos, quien importa alrededor del 15%; la República 
Dominicana, a quien se comercializa el 5%. En Oceanía se exporta a Australia; 
en África, a Marruecos, Egipto y Argelia; en Asia, a Israel, Japón y Rusia; en 
Europa, a Holanda (33%), Alemania (8%) y Gran Bretaña (8%). En cuanto al 
consumo de México con respecto a la pimienta se refiere, es autosuficiente, 
dado que la balanza comercial de este cultivo es positiva, ya que el volumen 
exportado supera por mucho al importado (Universidad Autónoma de 
Chapingo, 2002). 
2.5.1 Fortalezas y debilidades del Sector Pimienta 
Su fortaleza en el mercado se basa en que es un producto autóctono con 
imagen tradicional, apreciado en los mercados internacionales, que compite en 
calidad con sus similares de otros países; además no sólo el fruto es 
remunerable, también las hojas y la madera tienen la capacidad de ofrecer 
subproductos como el aceite y oleorresinas. Aparte de ser un producto con 
remuneración económica, también es ecológico, ya que por ser una especia 
forestal puede ser parte de un sistema agroforestal, de tal forma que el cultivo 
tecnificado puede ser una alternativa rentable y ambientalmente favorable 
frente a la recolección silvestre. Su debilidad se encuentra en la insuficiente 
información de mercados y precios; no hay muchos estudios o información 
técnica de esta especia, los productores sólo cuentan con la experiencia 
heredada, hay escasa tecnificación y capitalización de las instalaciones 
agroindustriales. Ausencia del mercadeo, innovación e investigación. Los 
cultivos sin apoyo y tecnología compiten contra los sofisticados sistemas del 
comercio mundial (Universidad Autónoma de Chapingo, 2002). 
La pimienta gorda que se produce en México cuenta con normas que regulan la 
producción de los productos y subproductos como se muestra en el cuadro 2. 
 
 
 
 
 
7 
 
 
Cuadro 2. Normas mexicanas establecidas para la comercialización de la 
pimienta. 
CLAVE DE LA NORMA DESCRIPCIÓN 
NMX-F-445-1983 ALIMENTOS- ESPECIAS Y 
CONDIMENTOS-PIMIENTA NEGRA Y 
PIMIENTA BLANCA 
NMX-FF-063-1987 ESPECIAS Y CONDIMENTOS – PIMIENTA 
GORDA O TIPO JAMAICA (Pimienta 
Officinalis o Pimienta Dioica Cerril) ENTERA 
EN ESTADO SECO ESPECIFICACIONES 
NMX-FF-064-1988 ESPECIAS Y CONDIMENTOS –
DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN 
PIMIENTA GORDA- METODO DE PRUEBA 
NMX-FF-065-1988 ESPECIAS Y CONDIMENTOS –
DETERMINACIÓN DE CENIZAS TOTALES 
EN PIMIENTA GORDA – MÉTODO DE 
PRUEBA 
NMX-FF-066-1988 ESPECIAS Y CONDIMENTOS –
DETERMINACIÓN DE ACEITES 
VOLÁTILES EN PIMIENTA GORDA –
MÉTODO DE PRUEBA 
Fuente: www.economia-nmx.gob.mx 
2.6 Peroxidasa 
Se ha demostrado que la peroxidasa cataliza la decoloración en ausencia de 
ácidos grasos insaturados, además de ser muy resistente a la inactivación por 
el calor, se encuentra ampliamente difundida en los tejidos vegetales. 
Las peroxidasas catalizan la reacción: 
 ROOH + AH2 H2O + ROH + A 
 
 
8 
 
El peróxido (ROOH) puede ser peróxido de hidrógeno o un peróxido orgánico 
como el metil o etil peróxido de hidrógeno. En la reacción anterior el peróxido 
se ve reducido a la vez que resulta oxidado un donador de electrones (AH2). El 
producto de la oxidación posee en muchos casos, una coloración intensa 
(Fennema, 1993). 
La peroxidasa, como la mayor parte de los compuestos hemo, cataliza la 
degradación perioxidativa de los ácidos grasos insaturados, produciendo 
carbonilos volátiles de fuerte aroma que contribuyen a la aparición de los olores 
a oxidado, y al parecer, catalizan la descomposición de los hiperóxidos con 
formación de radicales libres, los que a su vez pueden provocar la destrucción 
de una amplia variedad de componentes de los alimentos (Fennema, 1993). 
2.7 Ácido Ascórbico 
Es una vitamina hidrosoluble que tiene efecto antioxidante. Su degradación 
sigue un curso paralelo al de la degradación oxidativa de los lípidos 
insaturados. Los factores que potencian la oxidación de los lípidos insaturados 
aceleran también la degradación de la vitamina A, bien por oxidación directa o 
por efectos indirectos de radicales libres (Fennema, 1993). 
2.8 SECADO Y SU IMPORTANCIA 
 
2.8.1 Definición de Secado 
El término secado se refiere básicamente a la operación que se encarga de 
eliminar o remover pequeñas cantidades de sustancias volátiles (humedad 
libre) contenidas dentro de un sólido, esto hasta llegar a una humedad en 
equilibrio, es decir a la porción de humedad de sólidos que ya no puede ser 
separada por el aire que entra, debido a la humedad de éste. Por otra parte, 
esta humedad que se volatiliza puede estar presente dentro del sólido de dos 
formas, como humedad ligada y no ligada. La humedad ligada es aquella que 
se encuentra atrapada en la microestructura del sólido y su evaporación es 
difícil debido a que ejerce una presión de vapor menor que la del líquido puro, a 
la misma temperatura. Esto es más claro en sustancias como las orgánicas en 
 
 
9 
 
las que la humedad está física y químicamente combinada o que se encuentra 
dentro de las paredesde la estructura de la sustancia o en finos capilares. Las 
sustancias que contienen agua ligada con frecuencia se llaman sustancias 
higroscópicas. Por el contrario, la humedad no ligada es la que se encuentra en 
exceso; es decir, sobre la superficie de la sustancia y su eliminación es más 
sencilla. Aunque ocasionalmente el producto no contiene ninguna de las 
humedades anteriores y recibe el nombre de totalmente seco, lo más frecuente 
es que éste contenga algo de humedad. La distinción entre agua ligada y no 
ligada depende del material, mientras que la distinción entre la humedad libre y 
la de equilibrio depende de las condiciones de secado (Geankoplis, 2000). 
El contenido de humedad de un sólido o solución ya sea la humedad libre o 
humedad en equilibrio, generalmente se describen en función del porcentaje en 
peso de humedad; a menos que se indique otra cosa esta expresión es 
conocida como: Contenido de humedad en base húmeda [kg de humedad / kg 
de sólido seco + kg de humedad] 100 o en otro caso puede estar expresado 
como contenido de humedad en base seca la cual se expresa como [kg 
humedad / kg sólido seco] (Geankoplis, 2000). 
2.8.2 La Operación del Secado 
Para la reducción o eliminación de las sustancias volátiles del sólido que se 
desea secar, por lo general se estima el tamaño del secador necesario, el 
tiempo que requerirá el producto en secarse, el comportamiento que tendrá las 
diferentes condiciones de operación de humedad y la temperatura del aire 
empleado. 
2.8.3 Mecanismos de Secado 
Los mecanismos de secado son los que modifican, en muchos de los casos, el 
secado durante el periodo de velocidad decreciente, en donde la superficie del 
sólido que se seca ya no está completamente húmeda, y la velocidad de 
secado disminuye de manera uniforme con el tiempo. Esto se da 
principalmente en dos casos: por difusión o por movimiento de capilaridad e 
indican la naturaleza del movimiento de la humedad en el interior del sólido. 
 
 
10 
 
 
2.8.3.1 Difusión. 
En materiales que secan lentamente se dice que el secado se realiza por 
difusión. Este mecanismo se da cuando el aire que se utiliza para secar ha 
absorbido toda la humedad del exterior del sólido llegando ésta a tener la 
misma humedad del aire de secado y la humedad que se encuentra ligada al 
sólido va desapareciendo lentamente por difusión. 
La segunda ley de Fick para difusión en estado no estacionario de la ecuación, 
puede escribirse para el caso de coordenadas rectangulares como: 
 Segunda Ley de Fick: ]
2
[
2
2
r
x
Rr
X
De
t
X
 Ecuación 1. 
Condición de frontera inicial: Cuando t = 0 0 ≤ r ≤ R X = X0 
Condición frontera I: Cuando r = 0 t > 0 0
R
x
 
Condición frontera II: Cuando r = R t > 0 X = Xe 
 
2
22
212
0
exp
16)(
R
t
Defn
nXX
XtX
M
n
e
e Ecuación 2. 
Donde M es la humedad teórica adimensional, Def es el coeficiente de 
difusividad efectiva; X(t) es igual a la humedad teórica en un tiempo t; Xe la 
humedad en el equilibrio; X0 la humedad inicial, R el radio de la partícula de 
pimienta y t el tiempo. Considerando que conforme aumenta n en la ecuación, 
el resto de los términos de la sumatoria, cuando n = 1, quedando la Ecuación 
siguiente forma: 
 t
R
Def
M
2
2
2
exp
6
 Ecuación 3. 
 
 
11 
 
Aplicando leyes de los logaritmos a la Ecuación 1 se obtiene la siguiente 
expresión 
 t
R
Def
M
2
2
2
6
lnln Ecuación 4. 
Con la gráfica del logaritmo natural de la humedad teórica adimensional (lnM) 
vs tiempo de secado, se obtendrá la pendiente de dicha curva que es igual a 
,
2
2
R
Def
m de aquí se despeja el coeficiente de difusividad efectiva. Por lo 
que los coeficientes de difusividad están dados por la siguiente ecuación: 
,
2
2mR
Def Ecuación 5. 
Cuando la difusión controla el proceso de secado, la fracción de humedad 
decrece de una forma exponencial respecto al tiempo. 
 
En el caso del secado con atemperado, el cálculo del coeficiente de difusión 
promedio, considerando todos los ciclos que dura el proceso completo, se hace 
a partir de la siguiente ecuación: 
 
; Ecuación 6. 
donde: 
 
 Ecuación 7. 
 
y 
2.8.3.2 Capilaridad. 
El agua puede fluir desde regiones de concentración elevada hasta las de baja 
concentración como resultado de una acción capilar en lugar de difusión, 
cuando el tamaño de los poros de los materiales granulares es adecuado para 
ello. 
 
 
12 
 
La teoría capilar supone que un lecho empacado de esferas no porosas 
contiene espacios vacíos entre dichas esferas que se llaman poros. A medida 
que se evapora el agua, las fuerzas capilares actúan debido a la tensión 
interfacial entre el agua y el sólido. Estas fuerzas dan lugar a la fuerza 
impulsora para desplazar el agua a través de los poros hasta la superficie de 
secado. 
Para deducir una ecuación de la velocidad de secado cuando el flujo se efectúa 
por movimiento capilar, se puede usar fuerza modificada de la ecuación de 
Poiseuille para flujo laminar en combinación con la ecuación de fuerza capilar. 
Si el movimiento de la humedad obedece las ecuaciones del flujo capilar, la 
velocidad de secado R variará en forma lineal con X. Puesto que el mecanismo 
de evaporación durante este periodo es igual al que prevalece durante el 
periodo de velocidad constante, los efectos de las variables del gas de secado, 
tales como la velocidad del gas, la temperatura del gas, la humedad del gas, 
etc., serán los mismos que para el periodo de secado de velocidad constante. 
La ecuación de definición para la velocidad de secado es 
 Ecuación 8. 
Cuando la velocidad R varía linealmente con X como se estableció con 
anterioridad, 
 Ecuación 9. 
 Ecuación 10. 
Se define t como el tiempo entre x = x2 y 
 Ecuación 11. 
donde ρs= densidad del sólido seco. Sustituyendo la Ecuación 11 y x = x2 en la 
Ecuación 10, 
 
 
13 
 
 Ecuación 12. 
Ecuación de transferencia de calor: 
 Ecuación 13. 
Al sustituir RC por la ecuación de transferencia de calor en la Ecuación 12 
obtenemos: 
 Ecuación 14. 
Por consiguiente las Ecuaciones 12 y 14 indican que cuando el flujo capilar es 
el factor que controla durante el periodo de velocidad decreciente, la velocidad 
de secado es inversamente proporcional al espesor. El tiempo de secado entre 
límites fijos de humedad varía directamente con el espesor y depende de la 
velocidad, la temperatura y la humedad del gas (Geankoplis, 2004). 
2.9 Contracción y endurecimiento. 
Cuando el agua es removida del material, se produce un desequilibrio en la 
presión entre el interior del material y la presión externa, lo cual genera la 
contracción o colapso del material. 
Por otro lado el efecto combinado de las condiciones de proceso, facilita la 
formación de una costra en la superficie externa del producto durante la etapa 
inicial de secado lo que determina el tipo y la magnitud del encogimiento. A 
temperaturas iniciales de secado muy altas, la capa exteriordel producto se 
hace rígida y su volumen final se alcanza a principios del secado. A medida 
que continua el secado los tejidos se rompen interiormente, formando una 
estructura abierta, (Mayor y Sereno 2004; Brennan et al., 1970). 
Si la reducción de volumen es estrictamente proporcional a la pérdida de masa, 
se dice que el encogimiento es de tipo ideal como se observa en la Figura 1. 
Pero si la reducción de volumen es pequeña con respecto al agua evaporada, 
la operación de secado genera un incremento en la porosidad del material, 
denominado encogimiento no ideal sin porosidad inicial Figura 2. (Madiouli et 
al., 2007). 
 
 
14 
 
 
Figura 1. Curva de encogimiento ideal con o sin porosidad inicial. (Madiouli et al., 
2007). 
 
 
 
Figura 2. Curva de encogimiento no ideal sin porosidad inicial. (Madiouli et al., 
2007). 
 
 
Giovanelli et al., (2002), encontraron que la velocidad de secado en el periodo 
de velocidad decreciente está caracterizada por dos etapas, donde la 
difusividad del agua en la segunda etapa es mayor que en la primera, 
atribuyéndolo al fenómeno de encogimiento de las muestras durante el secado 
y de ahí que la reducción del espesor provoque una mayor velocidad de 
eliminación del agua. 
 
 
 
15 
 
2.10 Deshidratación como medio de conservación de alimentos 
Algunas propiedades de los alimentos frescos se ven afectadas por diversas 
razones, éstas pueden ser por reacciones químicas o biológicas. Una de las 
principales reacciones químicas es la oxidación. El aceite o grasa que 
contienen los alimentos reacciona con el oxígeno del aire formando peróxidos 
que son posteriormente oxidados y descompuestos a alcoholes y aldehídos de 
bajo peso molecular, produciendo rancidez y ocasionando la pérdida del 
producto y de la posible venta. La deshidratación ayuda a evitar este tipo de 
problemas. Después de que el alimento está seco es más difícil que este tipo 
de reacciones lo ataquen, no obstante para evitar cualquier duda, a un alimento 
deshidratado se le pueden agregar ciertos aditivos químicos o simplemente 
empacándolos adecuadamente se conservarán por más tiempo. Del mismo 
modo es casi imposible que un alimento se encuentre exento de ataques 
biológicos. Los microorganismos están distribuidos en toda la naturaleza y los 
productos alimenticios están en contacto con el suelo y el polvo, lo que provoca 
que los microorganismos están activos siempre que las condiciones lo 
permitan, por tanto el método obvio de control, es la restricción de la humedad 
para el crecimiento. La cantidad de humedad en el alimento establece qué 
microorganismos tendrán oportunidad de crecer (Norman, 1997). 
2.11 Secado con Atemperado 
Una de las técnicas que se recomienda para el secado de alimentos y otros 
biomateriales es la del atemperado. En su origen el atemperado fue empleado 
para el tratamiento de cereales. Este proceso según Toloba fue investigado por 
Calderwood y Hutchinson en 1961, para mejorar la eficiencia de secado de 
arroz (Toloba, 1991). 
Steffe y col., en 1978 también encontraron que el atemperado incrementa la 
reducción de humedad en el secado, incrementando así el rendimiento del 
arroz. 
El secado con atemperado es intermitente. Éste es especialmente importante 
para el secado de materiales sensibles al calor, tales como alimentos, hierbas, 
 
 
16 
 
especias y hierbas medicinales. El suministro intermitente de calor es benéfico 
para alimentos que se secan principalmente en el periodo de velocidad 
decreciente donde la difusión interna de calor y humedad controla la velocidad 
de secado global. Periodos donde poco o nada de calor es suministrado para el 
secado permiten el tiempo necesario de atemperado para que la humedad y el 
calor difundan en el material. Este proceso resulta en la reducción en el uso de 
la energía térmica así como la tasa de aire usada en el secado convectivo. De 
esta manera la eficiencia térmica de tal proceso es más alta. La calidad del 
producto así como el color es también superior a aquel obtenido con un 
suministro continuo de calor (Chua et al., 2003). 
Los esquemas de secado dependientes del tiempo implican un suministro de la 
energía térmica con variación en el tiempo. 
a) El secado intermitente en el que el flujo de calor es suministrado por ciclos 
en lugar de continuamente, puede ser realizado interrumpiendo el flujo de aire 
para dar al material un “reposo” o periodo de “atemperado”, por un continuo 
flujo de aire periódicamente calentado, o por variación periódica del flujo de aire 
o ambos. 
b) La aireación que es un proceso de secado que involucra una combinación 
de un periodo corto de secado a alta temperatura, atemperado, y lento 
enfriamiento seguido por un secado final. 
c) Aire de secado inverso el cual revierte la dirección del flujo de aire por un 
periodo y regresa después a su dirección original. Este es aplicado para el 
secado de lechos profundos de partículas para minimizar los gradientes de 
temperatura y humedad en el lecho (Chua et al., 2003). 
Este secado consiste básicamente en elevar la temperatura del producto a la 
del aire de secado por un periodo determinado y disminuirla a su nivel original 
en intervalos periódicos, como se esquematiza en la Figura 3. Un ciclo está 
formado por un intervalo de secado más uno de reposo. El tiempo de secado 
corresponde al tiempo en que la carga del producto está dentro del secador y el 
 
 
17 
 
tiempo total del proceso es el tiempo que dura el proceso completo hasta 
alcanzar la humedad final deseada en el producto (Chua et al., 2003). 
 
Figura 3. Secado con ciclos de atemperado (Chua et al., 2003). 
Durante el tiempo de reposo, ocurre una evaporación de la humedad a 
expensas del calor sensible del producto que se acumuló durante el periodo de 
secado convectivo. El proceso de atemperado permite que la humedad se 
difunda de la porción central de la partícula hacia la superficie, por lo tanto 
redistribuye el gradiente interno de humedad. Por lo que al inicio de un nuevo 
ciclo, se presentan condiciones parecidas a las iniciales, pero con contenidos 
de humedad menores (Brennan, 1970). 
El secado con ciclos de atemperado tiene como ventajas la reducción en el 
consumo de energía, una reducción en el consumo de aire y la conservación 
de propiedades sensoriales del producto (Chua et al., 2003). 
El principal objetivo de cualquier proceso de secado es lograr productos secos 
de una calidad deseada a un costo mínimo y el máximo rendimiento y optimizar 
estos factores consistentemente. Para lograr que un alimento fresco resulte en 
un producto seco de calidad, los cambios que sufre son: físicos, químicos o 
biológicos y estos pueden ser severos, los cuales deben estar dentro de las 
especificaciones deseadas. Por lo tanto se han llevado a cabo varios trabajos 
experimentales para estudiar diferentes esquemas de secado con periodos de 
 
 
18 
 
atemperado en diferentes equipos, los principales aspectos que cubren estos 
estudios son: 
 El ahorro de energía. 
 La disminución del tiempo efectivo de secado. 
 El aumento en la velocidad de eliminación de agua. 
 El aumentos en la calidad, lo cual involucra reducir el encogimiento, el 
fisuramiento y las fracturas, mejorar el calor y la retención de 
nutrimentos (Chua et al., 2003). 
Evidencia experimental de los beneficios potenciales de la variación 
intermitente de temperatura sobre la calidad del producto han sido estudiados 
recientemente por Chua y col. en el 2000 quienes mostraron que, con una 
selección adecuada de temperatura del aire en el secado intermitente, la 
mejora en la retención del ácido ascórbico de guayaba podría ser de un 20% 
mayor que aquel deshidratado bajo condiciones isotérmicas. 
Una forma fácil para implementar el secado intermitente para los secadores de 
lecho fluidizado es regular el flujo de aire para el lecho en una manera 
intermitente.Fano y col., 2008, en sus estudios de secado intermitente de 
cubos de zanahoria en un lecho fluidizado, investigaron el valor nutrimental de 
zanahoria deshidratada, el cual fue cuantificado en términos de retención de β-
caroteno en el producto deshidratado. La concentración del β-caroteno en 
zanahoria sometida a secado continuo disminuyó con el tiempo de secado 
debido a la degradación térmica. Con regulación intermitente del flujo de aire, 
hubo una mejora significativa en la retención de β-caroteno. Ellos concluyeron 
que el secado intermitente reduce la degradación del producto debido a la 
continua humidificación de las capas superficiales parcialmente deshidratadas 
durante el periodo de atemperado. 
En cuanto a procesos con atemperado, Jumah y col. en 1996, definieron una 
relación de intermitencia, como la fracción de tiempo de ciclo durante el cual el 
gas es suministrado para el secado y fue retomado por Chou y Chua, 2001; 
esta relación considera el tiempo de secado y el tiempo de reposo del material, 
denominado α: 
 
 
19 
 
 
reposoado
ado
sec
sec
 Ecuación 13. 
Li y col., 1999, observaron que la discontinuidad del proceso de secado con 
atemperado podría reducir el estrés en el grano de arroz. Como parte de su 
estudio paramétrico, encontraron que el aumento de la relación de intermitencia 
redujo el estrés en el grano de arroz durante el secado intermitente. 
Concluyeron que una relación más alta de intermitencia resultaría 
subsecuentemente en un porcentaje más bajo de arroz fisurado. 
Farouk, 1967 basado en su trabajo sobre secado de cacahuates observó que 
para cualquier tiempo de secado particular por hora del tiempo total de 
operación, los periodos cíclicos más cortos fueron más efectivos que aquellos 
más grandes. Cuando el secado es sólo por calentamiento y aireación, la 
temperatura más alta y periodos de secado más cortos fueron más efectivos en 
secado rápido. Los procesos de secado con calor intermitente fueron más 
económicos, en términos de horas de aireación continua para los periodos de 
aireación de menos de 6 horas por ciclo. 
2.12 Secador de Lecho Fluidizado y su aplicación. 
El secado en este tipo de equipos permite tanto una operación por lotes como 
continua. Las altas velocidades de transferencia de calor lo hacen un proceso 
económico y la carencia de partes mecánicas permite bajos costos de 
mantenimiento. El rápido mezclado en el lecho, proporciona condiciones 
cercanas al secado isotérmico (Kunni. y Levenspiel, 1991). Los secadores de 
lecho fluidizado tienen por fundamento hacer pasar aire caliente a través de un 
lecho de sólidos, en tales condiciones, los sólidos se encuentran suspendidos 
en el aire. El aire caliente actúa de medio de fluidización y de secado. Para 
obtener una fluidización eficiente es esencial que el gas de secado se 
distribuya uniformemente en todo el lecho, a una velocidad suficientemente 
elevada para provocar la fluidización incipiente de partículas, pero no tan alta 
como para dar el aspecto de un lecho que hierve vigorosamente. Cuando se 
usan platos perforados, es conveniente que sean cóncavos con el objeto de 
 
 
20 
 
incrementar el flujo de aire en el centro del lecho, su finalidad también es la de 
proporcionar un soporte a la materia prima (Nonhebel, 1979). 
Los secadores de lecho fluidizado, son secadores que se rigen por la 
transferencia de calor por convección y han sido utilizados comúnmente en la 
industria química, farmacéutica y de alimentos, debido a su bajo costo de 
construcción, la fácil operatividad y el elevada contacto aire-sólidoueno. Las 
características principales de los lechos fluidizados son: el flujo tangencial del 
sólido y el gas de secado, un tiempo de residencia controlable de los sólidos de 
segundos a minutos y la posibilidad de emplear prácticamente cualquier 
temperatura de gas (Treybal, 1981). 
El secado de lecho fluidizado se ha aplicado, tanto en escala comercial, como 
en escala experimental a diversos productos con mayor o menor éxito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
2.13 Antecedentes de secado de pimienta gorda 
 
 Macía et al., en 1998, hicieron el estudio de secado de pimienta 
gorda por el proceso tradicional, secado al sol. La cual fue 
colocándolo en una superficie para que los rayos del sol evaporen la 
humedad y éste proceso tarda aproximadamente de 8 a 15 días, por 
lo que además hay que estar volteando los frutos continuamente y 
almacenándolos en las tardes o en días lluviosos, hasta que estén 
secos y, para tal caso, el método para determinar si están secos o 
no, es agitarlos en el puño hasta que suenen como “cascabel”. 
 
 Benítez et al., 2004, secaron pimienta gorda en un secador de lecho 
fluidizado. La cantidad de humedad que retiraron de las bayas de la 
pimienta es del 55 al 60% en un proceso de aproximadamente de 4 
horas de operación a 60 °C. Sin hacer análisis bioquímico. 
 
 
 Ute Schweiggert y col., 2007, realizaron un estudio de secado por el 
proceso tradicional, al sol, para diferentes especias, en un intervalo 
de temperatura de 35 - 40°C, durante 4-5 horas. Este trabajo sólo fue 
secado de especias, sin realizar otro tipo de análisis al producto final. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
III. JUSTIFICACIÓN 
 
Se tiene una relación estrecha con los productores de pimienta de Cuetzalan, 
Puebla, de quienes se sabe que su economía depende de manera muy 
importante de la producción, conservación y venta de pimienta al mercado 
nacional e internacional, y que debido a las condiciones climáticas de 
abundantes lluvias justo en el periodo de cosecha, el secado al sol (método 
tradicional de secado para este producto) resulta ser una operación 
complicada, además de que en estas condiciones el proceso no es limpio y 
provoca contaminación del producto, lo que repercute en la calidad y por 
consiguiente en el precio de la pimienta seca. 
 
Alternativamente al proceso tradicional de secado, una tecnología que podría 
ser atractiva para el secado de pimienta, lo sería aquella basada en la 
tecnología de los lechos fluidizados, que garantiza el tratamiento homogéneo 
de los sólidos ya que por la naturaleza propia del producto, se pueden alcanzar 
condiciones de fluidización muy favorables, lo que deriva en un eficiente 
contacto sólido-gas. 
 
En este mismo orden de ideas, el hecho de que el sólido sujeto al proceso de 
secado, es sometido a un esfuerzo térmico que puede alterar su naturaleza 
interna, el secado con atemperado se puede concebir como una alternativa 
interesante para secar la pimienta preservando razonablemente su calidad 
final. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
IV. OBJETIVOS 
4.1 Objetivo General 
Evaluar la calidad bioquímica de la pimienta gorda (Pimenta dioica [L] Merril) 
deshidratada con ciclos de atemperado. 
4.2 Objetivos Específicos 
 Caracterizar físicamente la materia prima, diámetro de partícula (dp), 
densidad aparente (ρparticula), densidad empacada (ρempacado). 
 Determinar la velocidad mínima de fluidización en pimienta fresca y 
seca. 
 Analizar a través de la ecuación de los coeficientes de difusión, las 
curvas de secado en lecho fluidizado de forma convencional a 60°, 70° y 
80°C; a una relación entre el diámetro del recinto de secado y la longitud 
del mismo (L/D) igual a 0.5. 
 Analizar las curvas de secado con ciclos de atemperado a diferentes 
valores de α, 0.6, 0.5 y 0.4. 
 Evaluar los coeficientes de difusividad efectiva con los coeficientes de 
difusividad efectiva ponderado. 
 Evaluar como parámetros de calidad, la actividad de la peroxidasa y el 
contenido del ácido ascórbico de la pimienta fresca y deshidratada. 
 Comparar la calidad de la pimienta deshidratada obtenida con la 
calidad de la pimienta seca comercial. 
 
 
 
 
24 
 
V. MATERIALES Y MÉTODOS 
5.1 Materiaprima. 
 Fruto del árbol de Pimenta dioica L. Merril, proveniente de Cuetzalan, 
Puebla. 
 
 
a) b) 
Figura 4. Pimenta dioica L. Merril, a) sin deshidratar y b) deshidratada. 
 
5.2 Material de laboratorio y reactivos. 
 Secador de lecho fluidizado. 
 Anemómetro digital marca LFG. 
 Balanza analítica, Explorer Pro, Ohaus. 
 Bomba, 126 Solvent, Module Beckman. 
 Espectrofotómetro, Genesys 20, Termo Spectronic USA. 
 Material de vidrio de uso común de laboratorio. 
 Reactivos de grado analítico. 
 Termobalanza, Mettler W16. 
 Molino para café Braun Aromatic KSM 2. 
 
 
 
25 
 
 
5.3 Diagrama del procedimiento experimental. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curvas de secado convencional en 
lecho fluidizado a 60º, 70º y 80°C 
Selección de la 
Materia prima. 
Determinar: 
Densidad empacada 
Densidad aparente 
Diámetro de partícula 
Esfericidad 
 
Volumen de los cubos. 
Radio equivalente. 
Color. 
Caracterización física 
(fresca y seca) 
Caracterización 
hidrodinámica 
(fresca y seca) 
Determinar: 
Velocidad mínima de 
fluidización. 
Fracción de 
espacios vacíos a la 
mínima de 
fluidización. 
Pruebas preliminares: 
*Secado en termobalanza 
a 60º, 70º y 80ºC. 
*Secado con ciclo de 
atemperado 
Secado en lecho 
fluidizado con ciclos de 
atemperado. 
 
Parámetros de calidad: 
Determinación de Peroxidasa. 
Determinación de Ácido ascórbico. 
 
Coeficiente de difusión efectiva. 
Evaluación del tipo de encogimiento. 
 
 
26 
 
5.4 Descripción del Equipo 
Secador de Lecho Fluidizado del laboratorio. 
El secador de lecho fluidizado que se muestra en la Figura 5, consiste en un 
túnel de sección transversal cuadrada de 0.2m por lado, construido de acero 
inoxidable por donde circula el aire. En un extremo del ducto, se encuentra una 
reducción que permite colocar el recipiente con el material a secar, el cual es 
un tubo de acrílico de 0.1m de diámetro externo y con una malla 80 y una 
abertura de 0.5mm, que sirve de recinto de secado, que además es 
desmontable. El aire es movido con un ventilador trifásico de 1 HP. El motor 
está conectado a un inversor de frecuencia marca Siemens, modelo 
Micromaster vector, con el propósito de operar a diferentes velocidades de aire. 
El sistema de calentamiento del aire es mediante un quemador de gas LP. La 
capacidad de flujo de aire es de 4.09kg/s. 
 
 
Figura 5. Esquema del secador del equipo de lecho fluidizado del laboratorio 
del departamento de graduados. (López, 2003.) 
 
 
 
 
 
27 
 
5.5 Determinación de Propiedades Físicas 
5.5.1 Diámetro de partícula (dp), (Kunni y Levenspiel, 1991). 
 Para obtener el diámetro de partícula del lote de 50g disponible, se 
tomaron al azar, como muestra, 20 pimientas, esto para tratar de tener 
una muestra representativa de todos los tamaños. Con un calibrador 
(Vernier) se les midió su longitud característica y mediante la siguiente 
ecuación se obtuvo el diámetro promedio: 
 Ecuación 14. 
 Donde Di es la longitud característica de cada fruto (m), n es el número de 
partículas que se miden. 
 
5.5.2 Radio equivalente. 
Se determina el radio equivalente de la pimienta gorda fresca deshidratada. 
Despejando de la ecuación de volumen desplazado (Vc), 
 Ecuación 15. 
el radio equivalente (Req) la cual arrojo la siguiente ecuación 
 Ecuación 16. 
 
Se determina el Req para la pimienta gorda fresca y se promedia con el Req de 
la pimienta gorda deshidratada para considerar un valor medio en el cálculo del 
coeficiente de difusión. 
5.5.3 Esfericidad (ϕs), (Mohsenin, 1970). 
 Debido a la forma geométrica de la pimienta gorda la esfericidad es 
Φ=1. 
 
 
28 
 
5.5.4 Densidad empacada (ρb), (Vidal, 1999). 
 La densidad empacada se obtiene dividiendo el peso de la partícula de 
pimienta entre el volumen total que ocupa. 
Esto se hace de la siguiente forma: en una probeta de 100ml se colocan los 
sólidos hasta ocupar el volumen conocido (Vt) y la masa (Mc) que llene este 
volumen se pesará en una balanza analítica. Mediante la siguiente ecuación se 
obtiene la densidad empacada: 
Ecuación 17. 
 
5.5.5 Densidad aparente (ρp), (Vidal, 1999). 
 La densidad aparente se obtiene dividiendo el peso de la muestra entre 
el volumen corregido, esto es, el que se obtiene al eliminar el volumen 
correspondiente a los espacios vacíos entre partículas. 
 Esto se hace de la siguiente forma: de la determinación de la densidad 
empacada, se adiciona un volumen conocido de aceite mineral para 
llenar los espacios (Vh). 
Se utilizan las siguientes expresiones para obtener la densidad aparente: 
Ecuación 18. 
Ecuación 19. 
 
5.5.6 Temperatura superficial de la partícula. 
La temperatura superficial de la partícula se determinó con la ayuda de un 
termómetro laser marca Raytek-Raynger ST. Los datos fueron tomados desde 
la parte superior del recipiente de acrílico el cual es el contenedor de la 
muestra, esto en intervalos de 3 a 5 minutos. 
t
c
b
V
M
htm VVV
m
c
p
V
M
 
 
29 
 
5.6 Determinación de Parámetros Hidrodinámicos 
5.6.1 Velocidad mínima de fluidización (Umf), (Kunni y Levenspiel, 1991). 
 Para determinar la velocidad mínima de fluidización (Umf) se utiliza el 
equipo de lecho fluidizado. En este sistema se cargan las muestras 
hasta un valor de L/D=0.5 a temperatura ambiente (~20°C) y se hace 
pasar un flujo de aire que se incrementa paulatinamente, midiendo los 
cambios de presión por medio de un manómetro en forma de U. 
5.6.2 Fracción de espacios vacíos a la mínima de fluidización (εmf), (Kunni 
y Levenspiel, 1991). 
 Simultáneamente a la obtención de la velocidad mínima de fluidización, 
se calcula la fracción de espacios vacíos (εmf) a condiciones de mínima 
de fluidización de acuerdo a la expresión propuesta por Kunni y 
Levesnpiel (1991): 
Ecuación 20. 
 
 Donde, Lmf es la altura del lecho a las condiciones de mínima de 
fluidización (m), ΔPmf es la caída de presión en el lecho a las 
condiciones de mínima de fluidización (N/m2), ρg es la densidad del aire 
(kg/m3). 
5.6.3 Régimen de fluidización, (Kunni y Levenspiel, 1991). 
La Figura 6 muestra la clasificación de los tipos de fluidización que se pueden 
esperar de acuerdo a la clasificación de las partículas según Geldart (1973). 
Estas partículas pueden caer en los regímenes de fluidización de acuerdo a su 
tamaño, en pequeñas o grandes. Esto para cualquier sólidos de densidad ρs 
conocida y un diámetro promedio de partícula dp. 
)(
1
gpmf
cmf
mf
gL
gP
 
 
30 
 
 
Figura 6. Gráfica de Geldart para la clasificación de partículas. (Kunni y 
Levenspiel, 1991) 
5.7 Curvas de Secado 
5.7.1 Determinación de curvas de secado, (Método gravimétrico de 
registro discontinuo de pérdida de peso). 
 Para este experimento se utilizó el equipo de lecho fluidizado. Se 
realizarán pruebas a tres distintas temperaturas (60, 70 y 80°C) en un 
L/D=0.5, con la velocidad superficial de operación del aire de la cámara 
de secado de 5.7m/s. 
5.7.2 Coeficiente de Difusividad Efectiva, (2ª Ley de Fick). 
Durante el secado decreciente la difusión es el principal mecanismo en el 
secado de sólidos, ésta toma lugar dentro de la estructura del mismo, ya sea 
en los poros, capilares o huecos, por lo que el mecanismo real de la misma es 
complicado. Con el fin de describir la difusión en el interior del sólido, tomando 
en cuenta que no se intenta describir los mecanismos de difusión en el interior 
del sólido, sino la difusión media de la humedad contenida en el sólido en 
función de un coeficiente de difusividad efectiva se supone simplemente que el 
proceso de la difusión puede representarse satisfactoriamente mediante la 
segunda ley de Fick. Los coeficientes de difusividad efectiva que se emplearonen el proceso de secado, se determinaron analíticamente, resolviendo la 2ª ley 
de Fick para una geometría esférica isotrópica y suponiendo una concentración 
de humedad superficial constante (Crack, 1975). 
 
 
31 
 
5.8 ANÁLISIS ESTADISTICO 
El diseño factorial desarrollado es 22 , con repeticiones en el punto central, 
mostrado en el Cuadro 3, donde X1(T) es la temperatura del aire de secado y 
X2(α) es una relación del tiempo de secado entre la suma del tiempo de secado 
mas el tiempo de reposo como se muestra en la Ecuación 13. 
 
Cuadro 3. Diseño factorial para la deshidratación de la pimienta gorda. 
Corrida 
experimental 
 
X1(T) X2( ) 
1 +1(80°C) +1(0.6) 
2 -1(60°C) +1(0.6) 
3 +1(80°C) -1(0.4) 
4 -1(60°C) -1(0.4) 
PUNTO CENTRAL DEL DOMINIO 
EXPERIMENTAL 
5 0(70°C) 0(0.5) 
6 0(70°C) 0(0.5) 
 
La codificación de estos parámetros se hace a partir de la ecuación 21: 
Ecuación 21. 
3,2,1i,
)PP(
)PP(P
X
2
1
2
1
i
i
 
 
Donde Pi es el parámetro de interés, P+ y P- son los valores superiores e 
inferiores respectivamente del parámetro. 
Y las variables de respuesta son el tiempo de secado, coeficientes de difusión, 
unidad de acividad de peroxidasa (UAP), y mg de ácido ascórbico/g pimienta 
gorda.
 
El análisis del diseño factorial planteado se realiza por un análisis Anova 
(p<0.05), empleando el Software Minitab 15. Este software utiliza unidades 
codificadas para el análisis de los resultados. Las cuales permiten comparar el 
tamaño de los coeficientes para determinar cual factor tiene un mayor impacto 
en la variable de respuesta. Si el diseño factorial es analizado en unidades 
decodificadas, este no puede ser ortogonal. La ortogonalidad permite estimar el 
modelo con términos independientes, haciendo el análisis más sencillo, porque 
se pueden eliminar términos del polinomio de respuesta sin que éste sea 
afectado en su significado a partir de un análisis de significancia de 
parámetros. 
 
 
32 
 
5.9 Pruebas Bioquímicas 
5.9.1 Determinación de extracto enzimática. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Diagrama de elaboración del extracto enzimático de Pimienta Gorda. 
5.9.2 Determinación de actividad de peroxidasa en Pimienta dioica 
(Manual Worthington, 1961). 
En 1855, Schoenbein observó que extractos de algunas setas y tejidos de 
animales desarrollaron un color azul en solución de guayacol en la presencia 
de aire o con las soluciones diluidas de peróxido de hidrógeno. 
Esta actividad es debida a la actividad de la peroxidasa. 
 
La velocidad de descomposición del peróxido de hidrógeno por la peroxidasa 
con orto-dianisidina como donador de hidrógeno, se determina midiendo la 
velocidad de desarrollo de color a 460 nm. 
 
Una unidad de actividad de peroxidasa: Es la cantidad de enzima que 
descompone 1 micromol de peróxido por minuto a 25 °C. 
 
 
Pimienta Gorda 
Pesar 200g 
 Moler 
Suspender la pimienta molida en 
300ml de NaCl al 5% 
Dejar en refrigeración 48 horas 
para solubilizar las proteínas 
Equipo 
BRAUN 
Aromatic 
Filtrar 
Congelar 
 
 
33 
 
REACTIVOS: 
 
 Solución madre: 1 ml de H2O2 al 30% se diluye a 100 ml con agua 
destilada. 
 Sustrato: se toma 1 ml de la solución Madre y afora a 100 ml con 
regulador de fosfatos, pH 6.0, 0.01 M (esta solución se prepara fresca el 
día que se va a efectuar la actividad de peroxidasa. 
 Colorante: orto-dianisidina al 1% en metanol. 
 
 
 
Figura 8. Diagrama experimental de la determinación de peroxidasa en 
Pimienta Gorda. 
 
CALCULO: 
 
Ecuación 22. 
ónladereaccimldelamezcamMxmgenzim
nm
mgUnidades Abs
/3.11
min/460
/
 
 
 
La relación entre el colorante oxidado y los moles de peróxido e hidrógeno 
descompuesto se determina midiendo la absorbancia de la orto-dianisidina 
oxidada variando las cantidades de peróxido de hidrógeno en presencia de un 
exceso de enzima. 
 
 
0.05 ml de colorante 6 ml de Sustrato 
Transferir 2. 7 ml a dos celdas + 0.3 ml de 
extracto enzimático y agitar 
Leer la absorbancia a 460nm 
 y leer a cada minuto durante 10 minutos 
 
 
34 
 
5.9.3 Determinación de Ácido Ascórbico, Método de Robinson Stock. 
(Ranganna, 1986). 
El método de determinación directo está basado en la cuantificación del exceso 
de 2,6 diclorofenol-indofenol, el cual disminuye la intensidad de su color debido 
al ácido ascórbico presente en la muestra y en la solución de los estándares. 
 
Solución indicadora; disolver 100mg de 2,6 diclorofenol-indofenol y 84mg de 
bicarbonato de sodio en agua destilada caliente (85-95oC), se enfría y afora a 
100ml. Se filtra y diluyen 25ml a 500ml con agua destilada. 
Soluciones estándares de ácido ascórbico. Pesar exactamente 100mg de ácido 
ascórbico y aforar hasta 100ml con H3PO al 2%. Se diluye 4ml de esta solución 
hasta 100ml con metafosfórico al 2% (1ml = 40 g de ácido ascórbico). 
 
 
Figura 9. Diagrama experimental de la determinación de ácido ascórbico en la 
Pimienta Gorda. 
 
 
 Pesar 10 gr de pimienta 
molida y adicionar 10 ml de 
HPO3 al 3%. 
Mezclar hasta obtener una 
suspensión homogénea. 
Filtrar 
Pesar 10 ml del filtrado y 
llevar a un afore en un matraz 
de 50 ml con HPO3 al 3%. 
Leer su absorbancia a 520 nm 
Tubo Problema: 
1 ml de muestra + 
1 ml de Reg 
acetato + 1.5 ml de 
colorante + 7.5 ml 
de xileno 
 
 
35 
 
CALCULO: 
 
Ecuación 23. 
ma
VC
muestradeg
ascorbicoacidodemg
1000
100
100
 
 
 
 
C= contenido de ácido ascórbico en la curva tipo. 
V= volumen de aforo (ml). 
a= ml de solución tomados del extracto. 
m= peso de la muestra (g). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
6.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA PIMIENTA GORDA. 
El Cuadro 4, muestra las propiedades físicas de la Pimienta Gorda, 
determinadas con la ayuda de las diferentes ecuaciones mencionadas 
anteriormente, con una humedad inicial de 68% y considerando la humedad 
final alcanzada por el sólido al término de cada experimento de 12% b.s. 
 
CUADRO 4. Propiedades físicas de la Pimienta Gorda. 
 
Muestra 
(Pimienta) 
Diámetro 
de 
partícula 
(1X103) 
Densidad 
aparente 
Densidad 
empacada 
dp(m) ρp(kg/m
3) ρb(kg/m
3) 
Fresca 7.5 1135.24 554 
Seca a granel 4.0 584.6 362 
Seca a 60°C 4.3 454.5 320 
Seca a 70°C 4.2 425 336 
Seca a 80°C 4.2 416.6 294 
15x10 a 60°C 4.3 658 329 
15x15 a 60°C 4.3 607.6 318.7 
15x20 a 60°C 4.3 634.7 328.6 
15x10 a 70°C 4.2 588.6 282.5 
15x15 a 70°C 4.2 531.3 286.9 
15x20 a 70°C 4.2 531.5 279.5 
15x10 a 80°C 4.2 529.5 291.2 
15x15 a 80°C 4.2 599.2 316.4 
15x20 a 80°C 4.2 541.7 279.5 
 
Como se puede apreciar, el diámetro de la pimienta fresca se reduce un 43% 
después del proceso de secado (7.5 a 4.3mm), conservando su geometría y 
esfericidad. Como se esperaba, la densidad aparente también conocida como 
densidad de la partícula, resultó ser mayor que la densidad empacada, esto 
 
 
37 
 
para todos los casos, debido al encogimiento que sufre la partícula. Y según la 
clasificación Geldart, se considera a la pimienta gorda un sólido de tipo D, y el 
régimen de fluidización es de borboteo. 
 
6.2 PRUEBAS PRELIMINARES 
Existen pocos reportes de trabajos relacionados al secado de pimienta gorda, 
se realizaron pruebas preliminares para tener idea de las temperaturas de 
operación de este trabajo. 
Con el fin de conocer el comportamiento del sólido durante el secado, primero 
se hicieron determinaciones en termobalanza a tres diferentes temperaturas 
60, 70 y 80°C y a partir de los datos obtenidos de variación del peso de la 
muestra respecto al tiempo, se obtuvieron las curvas mostradas en la Figura 
10. En esta se aprecia el efecto de la temperatura sobre la pimienta gorda a 
deshidratar, logrando a un mismo tiempo contenidos de humedad menores 
conforme aumenta la temperatura (60, 70 y 80°C). 
 
Figura 10. Curva de secado de la pimienta gorda en termobalanzaa 60, 70 y 80°C. 
 
También se realizaron curvas de secado convencional y a diferentes esquemas 
de atemperado en el lecho fluidizado con el fin de determinar las condiciones 
experimentales para este trabajo. El tiempo de secado o tiempo de aireación 
que se reporta es aquel en el que la pimienta gorda está en contacto con el aire 
calienta y el tiempo de proceso es el tiempo de aireación más el tiempo de 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
H
u
m
e
d
ad
 li
b
re
 (
g 
ag
u
a 
/g
 s
s)
tiempo (min)
60°C
70°C
80°C
 
 
38 
 
reposo en los esquemas con ciclos de atemperado. Estas pruebas se muestran 
en el Cuadro 5. 
 
Cuadro 5. Tiempo de secado en las pruebas preliminares de los esquemas de 
atemperado para el secado de pimienta gorda. 
T (°C) Intermitencia α Tiempo 
de 
secado 
ts(min) x tr(min) 
60 Convencional 225 
70 Convencional 150 
80 Convencional 95 
60 15x10 0.6 180 
60 15x15 0.5 60 
60 15x20 0.4 155 
70 15x10 0.6 126 
70 15x15 0.5 102 
70 15x20 0.4 107 
70 15x30 0.3 120 
70 20x10 0.6 120 
70 20x20 0.5 110 
70 30x30 0.5 96 
80 15x10 0.6 126 
80 15x15 0.5 84 
80 15x20 0.4 91 
 
Los mejores esquemas de secado fueron los de 15x10, 15x15 y 15x20, por ser 
los que presentaron mejores características en las pruebas bioquímicas a 
menor tiempo de secado. Éstos fueron los analizados más adelante. 
 
 
 
 
 
 
 
39 
 
6.3 CARACTERÍSTICAS HIDRODINÁMICAS DE LA PIMIENTA 
GORDA. 
En el Cuadro 6, se muestran los parámetros hidrodinámicos del proceso de 
secado en lecho fluidizado de la Pimienta gorda determinadas como se 
menciona en el desarrollo de este trabajo. 
 
Cuadro 6. Propiedades hidrodinámicas de la Pimienta gorda fresca y seca. 
Parámetros hidrodinámicos 
Pimienta gorda Lmf(m) εmf ∆Pmf(mm/H2O) Umf(m/s) Patrón de 
fluidización 
Fresca 0.008 0.5120 11 4.75 Borboteante 
Seca 0.01 0.3807 8.8 2.65 Borboteante 
Lmf = longitud del lecho a la mínima de fluidización; εmf = fracción de espacios vacíos a la 
mínima de fluidización; ∆Pmf = caída de presión a la mínima de fluidización; Umf = velocidad 
mínima de fluidización 
 
Para obtener las condiciones de operación se evaluó la velocidad mínima de 
fluidización (Umf) en la pimienta gorda fresca determinada mediante una gráfica 
de velocidad de aire vs caída de presión, ver Figura 11 y Anexo I, donde 
después de 10 repeticiones se obtuvo una Umf de ±4.75m/s. La velocidad de 
operación (Vop) fue de 5.7 m/s, que equivale a ±1.2 la Umf y la relación entre el 
diámetro del recinto de secado y la longitud del mismo (L/D) igual a 0.5. El 
mismo procedimiento se realizó en la pimienta seca para conocer sus 
parámetros hidrodinámicos, resultando una Umf de ±2.65m/s que es un valor 
menor que el encontrado para la pimienta gorda fresca, ver Figura 12. 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14 16
C
aí
d
a 
d
e
 p
re
si
ó
n
 (
m
m
H
20
)
Velocidad (m/s)
Ascendente
Descendente
4.75m/s 
 
 
40 
 
Figura 11. Determinación de la velocidad mínima de fluidización (Umf) en 
pimienta gorda fresca. 
 
 
 
Figura 12. Determinación de la velocidad mínima de fluidización (Umf) en 
pimienta gorda seca. 
 
 
 
6.4 CURVA DE SECADO DE LA PIMIENTA 
6.4.1 Curva de secado de la pimienta en lecho fluidizado convencional. 
 
En la Figura 13, se muestran las curvas de secado convencional a las tres 
diferentes temperaturas de secado de ensayo. Se observa que a mayor 
temperatura es menor el tiempo de secado. Es decir, que una diferencia de 
20°C se puede reducir a la mitad el tiempo de secado, ya que para 80°C el 
tiempo es de 95min y para 60°C es de 225min. 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7
C
aí
d
a 
d
e
 p
re
si
ó
n
 (
m
m
H
2
O
)
Velocidad m/s
Ascendente
Descendente
 
 
41 
 
 
Figura 13. Curva de secado convencional a 60, 70 y 80°C de pimienta gorda 
 en lecho fluidizado. 
 
Con fin de evaluar la presencia o no de un periodo de velocidad constante de 
secado se construyó la curva que se ilustra en la Figura 14, donde se relaciona 
la curva de pérdida de humedad del material con la temperatura de la superficie 
del mismo, ver Anexo II. Se puede observar que en la medida que pasa el 
tiempo de secado la temperatura de la superficie del material no permanece 
constante, esto hasta alcanzar la temperatura del aire de secado al final de la 
operación. Esto indica que el secado de la pimienta gorda se lleva a cabo en 
periodo decreciente de velocidad de secado. Además de no observar 
claramente el valor lineal de humedad libre vs tiempo que indica la presencia 
del periodo de velocidad constante de secado, el perfil de temperatura también 
nos indica la ausencia de éste periodo, ya que la temperatura evoluciona 
rápidamente hasta alcanzar la temperatura de alimentación del aire. 
 
 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
H
u
m
e
d
ad
 li
b
re
 (
g 
ag
u
a/
g 
ss
)
tiempo (min)
60°C
70°C
80°C
 
 
42 
 
 
Figura 14. Perfil de temperatura en periodo decreciente. 
 
En las Figuras 15 a la 20, se observa el comportamiento de las curvas 
obtenidas del secado por lecho fluidizado convencional de pimienta gorda. 
Cuando se construyen las curvas de velocidad de secado con respecto a la 
humedad libre, consultar datos en el Anexo III, se observa una vez más que el 
secado de la pimienta se lleva a cabo en el periodo decreciente, se deduce que 
es provocado por la constitución de las capas superficiales de la pimienta gorda 
y el proceso de difusión, ya que las moléculas de agua se resisten a la difusión 
en el interior. Por tal motivo es probable que el cambio de pendiente de la curva 
de velocidad de secado se pueda deber a las restricciones de difusión en cada 
región o capa. Este fenómeno es característico en el secado de alimentos. 
 
 
Figura 15. Curva de secado convencional de Figura 16. Curva de velocidad de secado de 
 la pimienta gorda a 60°C. la pimienta gorda a 60°C. 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 50 100 150 200
H
u
m
e
d
ad
 li
b
re
 g
 a
gu
a/
g 
ss
tiempo (min)
X (adim)
Temp (°C)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 100 200 300
H
u
m
e
d
ad
 li
b
re
 (
g 
ag
u
a/
g 
ss
)
tiempo (min)
y = 0,020x - 0,002
R² = 0,946
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0 0,5 1
-d
x/
d
t 
 a
 6
0
°C
Humedad libre (g agua/g ss)
225min 
 
 
43 
 
 
Figura 17. Curva de secado convencional de Figura 18. Curva de velocidad de secado de 
 la pimienta gorda a 70°C. la pimienta gorda a 70°C. 
 
 
 
 
Figura 19. Curva de secado convencional de Figura 20. Curva de velocidad de secado de 
 la pimienta gorda a 80°C. la pimienta gorda a 80°C. 
 
 
6.4.2 Curvas de secado de la pimienta gorda en lecho fluidizado por lote 
con ciclos de atemperado. 
 
Se construyeron dos tipos de curvas para el análisis con ciclos de atemperado. 
La primera considera el tiempo total del proceso de secado (tiempo de secado 
+ tiempo de reposo o atemperado, ts + tr) y la segunda curva considera el 
tiempo de aireación de secado (tiempo en que la muestra está en contacto con 
el aire caliente). Esto se observa en las Figuras 21 al 26. 
 
El objetivo de realizar la segunda curva con el tiempo de aireación de secado 
es para poder hacer la comparación con los tiempos de secado de las curvas 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 50 100 150 200
H
u
m
e
d
ad
 li
b
re
 (
g 
ag
u
a/
g 
ss
)
tiempo (min)
y = 0,065x - 0,005
R² = 0,912
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,0 0,5 1,0
-d
x/
d
t 
 a
 7
0
°C
Humedad libre (g agua/g ss)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 50 100H
u
m
e
d
ad
 li
b
re
 (
g