https://doi.org/10.37815/rte.v33n3.874

Artículos originales

Disminuir
la pérdida de alimentos en la producción agrícola mediante la deshidratación

Reduce the loss of food in the agricultural production through
dehydration

Mónica Leticia Acosta
Miranda1 https://orcid.org/0000-0001-5564-8523,

Leonor
Ángeles Hernández1  https://orcid.org/0000-0002-7316-3906

1Tecnológico
Nacional de México / Instituto Tecnológico de Cuautla, Morelos,
México

[email-masked], [email-masked]

Enviado:         2021/11/05

Aceptado:       2021/12/27

Publicado:      2021/12/30

Resumen

Con la intención de contribuir al
logro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la agenda 2030,
principalmente el ODS 12 “Producción y consumo responsables”, se trabaja en el
diseño y construcción de un deshidratador solar automatizado programable, que
permita el aprovechamiento de los desechos generados por aquellos productos
agrícolas que no llegan a los centros de consumo, por no cumplir con los
estándares de venta o porque los precios del mercado se encuentran por debajo
de los costos que implica la cosecha y, finalmente, terminan convertidos en
basura. El prototipo de deshidratador funciona con energía solar y cuenta con
sensores que le permiten seguir el movimiento del sol. Es posible programarlo
para controlar los niveles de temperatura y humedad de los productos, sin
requerir de personal que vigile constantemente su funcionamiento, todo esto
mediante la implementación del Internet de las cosas. Puede escalarse para
diferentes niveles de producción, adecuándose a los espacios de que dispongan
los productores. Se realizaron pruebas con jitomate rebanado, logrando
deshidratar siete kilos en 30 horas a una temperatura ambiente de 26 grados
centígrados. Se pretende llevar el prototipo a diversos productores agrícolas
del Oriente del Estado de Morelos para el aprovechamiento de sus excedentes lo
que a su vez les permitirá ofrecer al consumidor final un producto orgánico de
calidad.

Palabras clave: Deshidratador solar, Objetivos de Desarrollo
Sostenible, Pérdida de alimentos, producción agrícola.

Abstract

This work contributes to the achievement of the Sustainable Development
Goals (SDGs) of the 2030 agenda, the SDG 12 "Responsible Consumption and
Production". It is the design and construction of a programmable automated
solar dehydrator that allows using the waste generated by agricultural products
that do not reach the centres of consumption either
because they do not meet the sales standards or because market prices are below
the harvest costs. Those wasted products end up becoming garbage. The prototype
dehydrator is solar-powered and has sensors that allow following the movement
of the sun. It can be programmed through the implementation of the Internet of
Things to control the temperature and humidity levels of the products, without
requiring personnel to constantly monitor its operation. It can be scaled for
different production levels according to the producers’ space availability.
Tests were carried out with sliced tomatoes and managed to dehydrate seven
kilos in 30 hours at room temperature of 26 degrees Celsius. The aim is to take
the prototype to various agricultural producers in the eastern part of the
state of Morelos to make use of their surpluses, which in turn will enable them
to offer a quality organic product to end consumers.

Keywords: Solar dehydrator, Sustainable Development
Goals, food loss, agricultural production.

Introducción

En la actualidad,
cada vez hay menos oportunidades de trabajo para los egresados de las
Instituciones de Educación Superior. La industrialización y la automatización
se están apoderando de la sociedad; sin embargo, “México es el décimo segundo
lugar a nivel mundial en la producción de alimentos y séptimo lugar en la
exportación de alimentos” (Carreño, 2020) y la actividad
agrícola en México y en el estado de Morelos se ha mantenido activa y en
crecimiento pese a la Contingencia Sanitaria que ha aquejado al mundo entero
desde el año 2020, apoyados en la innovación y el uso creativo del
conocimiento, buscando soluciones a los problemas actuales del sector.

Uno de estos
problemas es el desperdicio causado por aquellos productos que no cumplen con
los estándares de color, tamaño y apariencia que el mercado exige o por los
cambios en los precios de los productos en el mercado, lo que no hace rentable
la recolección de la producción y, en muchas ocasiones se deja secar en el
lugar de siembra hasta la siguiente temporada, momento en que se limpian los
terrenos y se elimina la “basura” de la producción anterior llevándola, en la
mayoría de los casos, a vertederos abiertos en los cuales se suma a las
toneladas de desperdicios producidas por las actividades cotidianas
contaminando el medio ambiente.

Buscando una
solución a este problema se realiza el proyecto de creación de una
microempresa, dedicada al diseño y fabricación de deshidratadores solares para
el aprovechamiento de los excedentes de producción agrícola, que ahora son
desperdicio, disminuyendo los costos y proporcionando beneficios económicos a
los productores agrícolas de la región oriente del estado de Morelos
aprovechando los recursos propios de la región y, generando con ello,
oportunidades de autoempleo y de mayores ingresos para sus familias.

Pese a ser uno de
los estados más pequeños de la República Mexicana, el estado de Morelos cuenta
con un área de 135 mil hectáreas para cultivo (La redacción, 2018) una producción
agrícola importante, obteniendo, en 2017, el primer lugar nacional en la
producción de: Higo, nopal, caña, nochebuenas, rosas y arroz (Más de Morelos, 2017); además de un nivel
importante nivel de producción de jitomate, durazno, pepino, calabaza, sorgo,
elote y aguacate, entre otros; sin embargo, como se mencionó anteriormente, año
con año mucha de esa producción es desaprovechada. Con la propuesta de utilizar
el deshidratador solar la historia puede cambiar, ya que con este tipo de
proyecto la fruta es deshidratada logrando una vida de anaquel más larga para
su comercialización y consumo, ayudando también al medio ambiente reduciendo la
cantidad de desechos y mediante un proceso que solo requiere de energía solar,
abundante la mayor parte del tiempo en el Estado.

La propuesta
consiste en el diseño, construcción y comercialización de un prototipo de
deshidratador solar para el excedente de la producción agrícola de la Región
Oriente del Estado de Morelos, con la finalidad de lograr un mayor
aprovechamiento agroindustrial, evitando la pérdida de los productos, ampliando
la oferta y mejorando la calidad de vida de los productores. El prototipo de
deshidratador aprovecha la energía solar en el proceso, puede escalarse de
acuerdo con las condiciones y requerimientos de cada productor, tiene un costo
de producción accesible, está diseñado implementando el Internet de las Cosas (IoT) mediante controles programables, y puede aplicarse a
diversos tipos de productos agrícolas, considerando que las frutas y verduras
son el alimento más desperdiciado en el planeta, ya que “más del 15% de la
tierra cultivable en México es utilizada para producir alimentos que no será
consumidos” (Pacto por la comida, s/f).

El trabajo se
desarrolló en la Región Oriente del Estado de Morelos, en los municipios de
Tlalnepantla, Totolapan, Atlatlahucan, Yecapixtla, Ocuituco, Jantetelco y
Tetela del Volcán; municipios con una alta producción agrícola de jitomate,
durazno e higo; productos que fácilmente pueden deshidratarse y, con la
finalidad de apoyar al menos a un pequeño grupo de productores de esta Región
que, mediante el aprovechamiento de los excedentes de producción, puedan
reducir costos, diversificar sus productos y disminuir los residuos generados
por el producto no cosechado al no cumplir con los estándares de
comercialización.

La idea se apoyó en
tres de los 17 Objetivos para el Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030:
el objetivo 2) Hambre cero, el objetivo 11) Ciudades y comunidades sostenibles
y el objetivo 12) Producción y consumo responsables. La agenda 2030, aprobada
en el marco de la Cumbre de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo Sostenible
en Nueva York el 25 de septiembre de 2015, incluye los 17 Objetivos del
Desarrollo Sostenible (ODS) con el objetivo general de poner fin a la pobreza,
luchar contra la desigualdad y la injusticia, y hacer frente al cambio
climático para el 2030 (ONU, s/f). Mediante la firma
de este documento busca combatir las desigualdades y mejorar la calidad de vida
de la población a través de un desarrollo sostenible. Un aspecto muy importante
de la agenda 2030 es el hecho de que involucra no solo a los gobiernos, también
incluye a la sociedad civil, la academia y el sector privado al considerar que
el desarrollo sostenible se basa en tres aspectos relacionados entre sí: el
crecimiento económico, la inclusión social y la sostenibilidad ambiental.

En la década de los
años 80, prevalecía la idea de que era necesario producir más para alimentar a
la creciente población mundial; sin embargo, en los últimos años se detectaron
dramáticas cantidades de desperdicio, las cuales serían suficientes para
atender a todos los habitantes del planeta. Por otra parte, las frutas y
verduras son el alimento más desperdiciado en el mundo. De acuerdo con la FAO (Rivera López, 2018), mil 300 millones de
toneladas se desperdician anualmente, equivalente al 44 por ciento de la
producción. Los tubérculos, los cereales y la leche también representan altos
niveles de despilfarro.

El Objetivo de
Desarrollo Sostenible (ODS) doce (12) de la Agenda 2030, refiere “garantizar
condiciones de consumo y producción sostenible”, sin embargo, los productores
agrícolas del Estado de Morelos, como primer eslabón en la cadena de
suministro, muestran pérdidas y desperdicio de productos desde la cosecha por
la incertidumbre sobre los precios de venta que su producto puede alcanzar en
el mercado, pues en ocasiones estos disminuyen a tal nivel que resulta
incosteable el cosechar, abandonando la producción, que se convierte en desperdicio
y se acumula a las inmensas cantidades de basura generadas por las actividades
humanas cotidianas.

Si se analizan las
metas del ODS 12, el proyecto contribuye a varias de ellas como (ODS, s/f):

12.2 De aquí a 2030, lograr la gestión
sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales

12.3 De aquí a 2030, reducir a la mitad el
desperdicio de alimentos per capita mundial en la
venta al por menor y a nivel de los consumidores y reducir las pérdidas de
alimentos en las cadenas de producción y suministro, incluidas las pérdidas
posteriores a la cosecha

12.5 De aquí a 2030, reducir
considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención,
reducción, reciclado y reutilización

El Objetivo 12
“Producción y consumo responsable”, pretende garantizar modalidades de consumo
y producción sostenibles, debido a que el progreso económico y social de los
últimos tiempos ha degradado el ambiente poniendo en peligro los sistemas de
los que depende nuestro desarrollo. Cada vez son más los recursos naturales que
se utilizan para apoyar las actividades económicas sin que este uso sea
realmente eficiente y se genera una cantidad mayor de residuos en todo el mundo
desperdiciando alrededor de un tercio de los alimentos producidos para el
consumo humano, sobre todo en los países desarrollados. Se requiere mejorar la
eficiencia de los recursos, minimizar los residuos e integrar las prácticas de
sostenibilidad en todos los sectores de la economía reduciendo la “huella
material, que es la cantidad total de materia prima extraída para satisfacer la
demanda de consumo final” (Comercio justo, 2019). La huella material
mundial ha aumentado el 70% desde el año 2000 y un 113% desde el año 1990 (ONU, 2019) lo que significa un
ritmo más rápido que la población y la producción económica. Es urgente reducir
estas cifras y, si no es posible evitar la sobreproducción, si se pueden
generar nuevas alternativas de aprovechamiento. El consumo y la producción
sostenible impacta en el progreso de los otros ODS generando beneficios
sociales que apoyen a una transformación.

Si se revisan con
atención los ODS prácticamente todos se encuentran interrelacionados. En este
caso, también se logra un impacto en el objetivo 11, “Ciudades y comunidades
sostenibles” al reducir los desechos contaminantes y en el objetivo 2, “Hambre
cero”, al aprovechar esos recursos destinándolos a otros sectores de la
población que actualmente se encuentran desprotegidos.

Algunas
alternativas para abatir la merma de alimentos desde el lugar de la producción
es la deshidratación que permite el aprovechamiento de esos productos hasta
ahora desaprovechados. La deshidratación presenta ventajas prácticas y
económicas ya que, al contar con un medio para conservar los alimentos, el
desperdicio que se genera por la sobreproducción se ve reducido, se pueden
aprovechar los productos en temporada, cuando se abaratan y conservarlos
deshidratados para utilizarlos cuando estén fuera de temporada mejorando la
alimentación y la economía, promoviendo el consumo de los productos de la
región y ayudando a los productores en el aprovechamiento de sus cosechas.

La deshidratación

Desde los tiempos más antiguos el hombre ha utilizado la
deshidratación de alimentos como un mecanismo de conservación de alimentos, ya
que de esta manera prolonga su vida útil generando productos con mayor valor
agregado. Esto permite contar con frutas y verduras durante todo el año y evita
la pérdida de los excedentes de producción y consumo. Asimismo, favorece la
creación de microempresas familiares y las economías regionales. El proceso de
deshidratado involucra la remoción de la mayor parte del agua del alimento para
evitar la actividad enzimática y el desarrollo de microorganismos. La
deshidratación genera estabilidad microbiológica y química, disminuye el peso y
volumen, reduce el empaque, costos de almacenamiento y transporte, además
permite el almacenamiento del producto a temperatura ambiente por largos
períodos de tiempo (Cocimaniacos, 2017).

Prácticamente se puede deshidratar cualquier fruta u
hortaliza. Por lo regular se deshidratan aquellos productos que tienen una vida
útil corta o los excedentes de producción primaria. Entre las frutas y
hortalizas frecuentemente deshidratadas encontramos: Ciruelas, uvas, damascos,
duraznos, peras, manzanas, higos, piñas, arándanos, cerezas, bananas, kiwis,
frutillas, choclos, arvejas, cebollas, tomates, zanahoria, zapallo, ajo,
espinaca, puerro, pimientos, perejil, orégano, albahaca, repollo, zapallitos,
entre otros (INTA, 2018).

Principales Variables en el proceso de Deshidratado (Orellana, 2017):

·
La temperatura, caracteriza el estado térmico
del aire al interior del deshidratador y la forma como este intercambia energía
con el alimento o producto a procesar. Esta energía se transmite mediante la
convección natural y forzada respectivamente. La convección, se define como la
transferencia de calor por medio del movimiento de masas, esto desde una
superficie hacia el aire en movimiento, conocido como ley de enfriamiento de
Newton. Se puede dar de forma natural, por diferencia de temperaturas, o
también de forma forzada o artificial por movimiento de aire gracias al uso de
ventiladores. Cada tipo de alimento a procesar en un deshidratador presenta una
serie de indicadores de temperatura que determinan un resultado óptimo.

·
La humedad del aire describe la relación de
mezcla entre el vapor de agua y aire seco presente en un volumen de aire
determinado. El término de humedad relativa corresponde a la cantidad de vapor
de agua contenido en el aire en relación con la máxima cantidad que sería capaz
de contener a la misma temperatura y se expresa en porcentaje. La relación
entre la temperatura del aire y la humedad contenida en él es inversamente
proporcional. En el deshidratado de alimentos, al interior de una cámara de
deshidratado, existen dos procesos de cambio de fase que afectan el contenido
de agua en el aire:

o
Evaporación: Se presenta cuando se proporciona
energía a un cuerpo capaz de evaporarse si la presión de vapor de agua se
encuentra por debajo del nivel de saturación. Al evaporarse el agua de un
alimento, el vapor de agua pasa al aire aumentando su humedad relativa al mismo
tiempo que absorbe energía de su superficie; disminuyendo la temperatura de esta.

o
Condensación: La condensación aparecerá en
cualquier superficie cuya temperatura está por debajo de la temperatura de
punto de rocío, por lo general se da en los techos y paredes, pues estas son
las primeras en enfriarse. Por lo anterior es necesario controlar de forma
cuidadosa el proceso de deshidratación para evitar la pérdida de los valores
nutricionales que nos aportan los alimentos, situación que se pretende atender
automatizando el deshidratador.

Como puede observarse la deshidratación es un proceso
sencillo, que puede realizarse de diversas maneras y con múltiples ventajas
para la conservación de los alimentos

Producción de frutas y legumbres deshidratadas

La vida útil de las frutas y legumbres en su estado natural
es corta, debido a la susceptibilidad a microorganismos, reacciones enzimáticas
y daños mecánicos, lo que hace necesario un mejor aprovechamiento a través de
la aplicación de diversos métodos de conservación y el empleo de innovadoras
técnicas de procesamiento que permiten conservar algunas características
sensoriales y nutricionales de los productos por tiempos prolongados,
cumpliendo con los requisitos de calidad del consumidor o cliente, en cuanto a
conveniencia, inocuidad, duración, y precio (Cajamarca, Mendoza, &
Baño, 2019).

La deshidratación de un fruto fresco y natural reduce su
contenido interno de agua, pero conserva todas sus virtudes, propiedades y
vitaminas del producto fresco. En el mercado de Estados Unidos a los frutos
deshidratados se los conoce como un alimento tipo snack que posee las
siguientes características: fácil de llevar y de comer, de tamaño pequeño y que
se consume entre comidas. Una de las principales características de los
productos deshidratados es su alto contenido de fibra, son productos 100%
naturales, libres de grasas y no requieren de refrigeración; lo que ha
permitido a este sector un rápido crecimiento a nivel mundial y con precios muy
competitivos. Los productos deshidratados son bien aceptados en países que
tienen las cuatro estaciones ya que, debido al clima, es difícil encontrar
frutas todo el año (Montesino, 2018). El consumo mundial
de productos deshidratados como snacks nutritivos tenía proyecciones de 4
millones de toneladas para el 2020, debido a la tendencia mundial de consumo
agroecológico y el combate a la obesidad. Entre los países compradores de
productos deshidratados, los Estados Unidos encabeza la lista con el 12,9% del
total de importación ya que el consumo per-capital de frutas deshidratadas por
habitante comprende en promedio 9,8 libra (PROECUADOR, 2018) le siguen, en
importancia el mercado alemán (8,8%), el ruso (5,8%), y el Reino Unido (5,4%)
entre otros (Fede Fruta, 2018).

Hacer uso de la deshidratación como una alternativa para la
conservación y mantenimiento de la calidad de los productos agrícolas permite
además la integración de equipos multidisciplinarios con profesionales de
ciencias como las administrativas (Sistemas de Gestión de Calidad), agrícolas
(frutas) y mecánicas (deshidratadores), lo que ha permitido la innovación del
campo agroindustrial respetando el medio ambiente, con un impulso económico y
generador de empleo; logrando de esta manera obtener alimentos seguros,
nutritivos, de alta calidad, atractivos y sanos (Cajamarca, Mendoza, &
Baño, 2019).

La Producción agrícola en Morelos

En Morelos el valor de la producción agrícola mantiene un
crecimiento sostenido en los últimos años (El Sol de Cuernavaca, 2018). De acuerdo con el
reporte del Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP), de la
Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural Pesca y Alimentación, en
2017 alcanzó el nivel más alto la historia al lograr un valor de nueve mil 745 millones
de pesos, lo cual representa un incremento de dos mil 264 millones de pesos
respecto al generado en 2012 y el valor de la producción agrícola fue de siete
mil 326.65 millones de pesos (2000 Agro, 2018). De acuerdo con datos
de INEGI (2019), la Región Oriente
del Estado de Morelos se caracteriza por su alta producción de hortalizas ya
sea a cielo abierto o en invernadero, siendo el jitomate o tomate rojo y el
tomate verde los que se producen en mayor cantidad. En la zona norte se
siembran productos como el higo (primer lugar en producción a nivel nacional) (Más de Morelos, 2017), durazno, la
manzana, la ciruela, cítricos, calabaza. Por tal motivo se considera que los
posibles usuarios del deshidratador pudieran ser los productores de algunos de
estos cultivos ya que la mayoría de ellos pueden ser sometidos al proceso de
deshidratación conservando los productos sus propiedades naturales.

Por otra parte, la situación de la merma de productos
agrícolas es la misma para prácticamente todos los productos y en las diversas
regiones del país, lo que puede disminuirse mediante la deshidratación de
aquellos productos que no cumplen con las características que demanda en
mercado en su estado fresco, pero si pueden utilizarse una vez deshidratados.

Por lo anterior se considera que este proyecto ofrece una
alternativa de solución a las necesidades de las Pymes agrícolas que buscan
agregar valor a sus productos y diversificar sus mercados mediante la
disminución y aprovechamiento del desperdicio generado por una sobreproducción
o abaratamiento de los productos, permitiendo conservar los alimentos para
utilizarlos cuando estén fuera de temporada, mejorando la alimentación y
economía de productores y de la comunidad a través de un mayor aprovechamiento
de las cosechas.

Materiales y Métodos

Originalmente se trabajó de manera conjunta con la
Asociación de Productores de Hortalizas Santa Bárbara S.P.R. de R.L. cuyo producto
principal es el jitomate. La primera etapa del proyecto consistió en recabar
información documental para conocer el estado del arte, construir el marco
teórico y definir el mejor mecanismo para el diseño y construcción del
prototipo, de la tarjeta de adquisición de datos, el circuito seguidor de luz y
las tarjetas de circuitos electrónicos. Posteriormente se realizó el diseño en
SolidWorks, así como la Medición de valores, calibración y conexión de las
distintas tarjetas electrónicas con el panel solar, la batería y el motor y la
elaboración de los diagramas de conexiones de los circuitos electrónicos. Con
esta información se procedió a la construcción del prototipo en madera. Una vez
armado, se realizaron las pruebas de funcionalidad, análisis de los resultados
obtenidos y la calibración de la parte mecánica. De igual manera se realizó el
estudio de mercado en la región, mediante encuestas, para determinar la
aceptación del deshidratador entre los productores obteniendo resultados
favorables.

Actualmente se está trabajando en un nuevo prototipo en
acero inoxidable además de realizar el modelado matemático del efecto térmico
que se produce en la estructura y el diseño básico de la aplicación móvil para,
posteriormente realizar la prueba del funcionamiento del prototipo
implementando loT, el análisis de los resultados
obtenidos, la solución de posibles fallas mecánicas, electrónicas y de software
para el análisis y comparación de los resultados obtenidos.

Resultados y Discusión

El prototipo diseñado es de tipo de deshidratador
solar automatizado de colector y armario, realizado en madera que consta de un
colector solar en el cual el aire se calienta y asciende hasta el armario donde
se colocan los productos a deshidratar. El deshidratador está integrado de tres
partes separadas para su fácil traslado: 1) Caja para la zona de secado, 2)
Rampa o cama térmica y 3) Soporte inferior. El diseño preliminar se realizó en
el programa SolidWorks para modelado mecánico en 2D y 3D. Cuenta con un sistema
para el control del motor y el control automático se lleva a cabo, actualmente,
mediante una tarjeta de adquisición de datos arduino
que controla dos motorreductores con una capacidad de 21 kilogramos de fuerza.
El deshidratador gira en torno al posicionamiento del sol a lo largo del día,
lo que ayuda a que el proceso de deshidratación sea más rápido evitando la
pérdida de producto y sin necesidad de personal para su vigilancia constante.

Figura
1

Prototipo
de deshidratador solar

La caja de secado tiene 4 charolas de rejilla en
su interior, cada una con su propia puerta. En la parte frontal de la caja de
secado se encuentra una abertura para ensamblar la cama térmica, con un soporte
acoplable para asegurar el ensamble y facilitar su movilidad. El escape se
encuentra en la parte frontal izquierda, permitiendo circular el aire a la vez
que retira la humedad de los jitomates. La parte inferior permite acoplar la
caja con el soporte de la mesa mediante un espacio en donde se colocó un compartimiento
para el mecanismo que genera el movimiento rotatorio del deshidratador y el
sistema electrónico. La base de soporte inferior para la caja ensambla con la
caja de alimentos. Esta pieza se mantendrá estática y está encargada de
soportar las otras 2 piezas. La cama térmica, una vez montada, presenta un
ángulo de inclinación de 35° de acuerdo a lo recomendado en la página del
Sistema de Información Geográfica Fotovoltaica de la Comisión Europea (2019),
con la finalidad de captar la mayor cantidad de energía solar en el
deshidratador, debido a que los paneles solares, al estar posicionados en un
ángulo perpendicular a los rayos del sol, se vuelven más eficientes a la hora
de generar energía eléctrica dando hasta un 15 o un 20 por ciento más de
energía a la comparación de otros paneles solares con diferentes ángulos de
inclinación. En la parte superior presenta una abertura para permitir el flujo
de aire a la cama de productos.

Se emplearon motorreductores de tipo
cónico-espiral o de velocidad de engranaje, para generar la fuerza necesaria
para el giro del mecanismo. Los criterios de selección fueron: tienen mayor
torque, menor velocidad y el voltaje y peso que se necesita es el indicado. La
tarjeta de adquisición de datos es una tarjeta arduino
por ser fácil de adquirir, económica y fácil de programar sin limitar sus
funciones: control del funcionamiento del driver
puente h, toma de datos de los sensores y envío de las señales
correspondientes. El dispositivo para detectar los rayos solares, de forma
cónica, cuenta con 10 aberturas para las fotorresistencias.

En las pruebas realizadas, con una temperatura
ambiente de entre 21 y 29 grados centígrados, en un horario de 10 de la mañana
a 5 de la tarde, los paneles solares arrojaron un voltaje pico de 23.8 volts
1pm. El voltaje general fue de 21 volts, lo que ofrece una buena alimentación
para mantener con carga las baterías. A partir de las 5 pm el voltaje de los
paneles solares disminuyó hasta 8.8 volts. La cama térmica alcanzó, entre 1 y 3
de la tarde una temperatura de 67 grados adecuada para el proceso de
deshidratación. La capacidad del prototipo, con las dimensiones actuales, es de
7.2 kilos en rodajas de aproximadamente 1 cm. de espesor que se deshidrataron
completamente en 30 horas aprovechando los rayos solares al máximo por el
movimiento giratorio del aparato.

Para la realización del estudio de mercado se
realizó la aplicación de encuestas en el municipio de Atlatlahucan que, de
acuerdo con México Red (2020),
cuenta con 211 productores tan solo de jitomate y de los cuáles se encuestaron
176. Los resultados mostraron una aceptación para el deshidratador ya que todos
ellos enfrentan la misma problemática de excedentes de producción. El 45% (n =
79) está interesado en adquirir el deshidratador para su uso. Respecto a la
competencia solo existen dos empresas que elaboran productos similares, una de
ella en el estado de Morelos y la otra en la ciudad de Puebla. Los productos
que ofrecen son más sencillos, tienen dimensiones establecidas en dos y tres
modelos y no cuentan con las características que definen nuestra ventaja
competitiva que, en el prototipo actual, es su movimiento giratorio siguiendo
el sol y, una vez realizadas las mejoras, la nueva versión contará con
controles que permiten programarlo a distancia y mantener registros detallados
del proceso.

La utilidad por unidad es del 35 %. Con un nivel
de ventas de 10 unidades de modelo de madera, al inicio del año 1 y al cierre
de 15, durante el primer año no se obtendrán utilidades debido a la inversión
en maquinaria y equipo, sin embargo, con un promedio de ventas de 16 unidades a
partir del segundo año se presentan utilidades.

Discusión
de resultados

El deshidratado de frutas y legumbres toma más
fuerza día con día. En el Estado de Sinaloa, la Fundación Produce Sinaloa,
A.C., en conjunto con el gobierno del Estado, capacita a productores de mango y
nopal en las técnicas de deshidratado y en la construcción de deshidratadores
solares con el objetivo de preservar el producto durante muchos meses y
consumirlo en periodos de escasez o fuera de temporada para evitar que se
malogre y pierda su valor, además de obtener un producto refinado que asegure
la calidad de alimentación familiar con un producto de alto valor nutritivo y
libre de conservadores, “además aprovechar la energía solar y generar fuentes
de empleo” (Pérez, s/f, pág.
8).

Por otra parte, López (2021),
en Veracruz, propone un deshidratador solar cuya fuente de energía para el
funcionamiento del sistema de control y comunicación parte de un sistema
fotovoltaico en modalidad de autoabastecimiento, cuya fuente de calor es a
través de resistencias eléctricas, mediante la implementación de un control de
lazo cerrado para mantener la temperatura estable en la cámara de secado. Su
diseño esta creado partir de la experiencia de usuario (UX) donde se implementa
un display touch
para el monitoreo y control del proceso de deshidratación para la selección de
las opciones del tipo de alimento a deshidratar, la estimación del tiempo del
proceso y la visualización de información en la nube, logrando mejorar la
interacción entre el usuario y el producto y la reducción de tiempo de
deshidratación a partir de flujo de aire caliente por convección forzada.

En España, la empresa navarra Trevijano,
ofrece más de treinta productos deshidratados como: sopas, arroces, quinoa y cous cous;
así como verduras y legumbres; ganando terreno con una oferta
“desestacionalizada y de fácil manejo” (Redacción
Interempresas, 2021),
pero reconocen que el consumidor aún no está acostumbrado a este tipo de
productos sanos, de buen sabor y fácil transporte si bien asocian las frutas
deshidratadas, a celebraciones como la Navidad. Poco a poco, han ido logrando
mayor presencia en los supermercados y más aceptación por parte de los
consumidores. Señalan que este tipo de productos es “una buena manera de
conservar los alimentos que salen del campo en su momento óptimo, por lo que se
reduce el desperdicio alimentario, y permiten al consumidor utilizarlos en
cualquier momento, ya que son fáciles de preparar y no necesitan estar
refrigerados”. Un 40 % de las ventas de la empresa es para el mercado
extranjero.

Jesús Torrealba (2021),
especialista en nutrición señala múltiples beneficios de las frutas
deshidratadas:

1.     Al
mantener intactos sus componentes potencian el sistema inmunológico protegiendo
el organismo de infecciones.

2.     Evitan
la aparición de enfermedades crónica mediante el combaten de la acción de los
radicales libres.

3.     No
contiene grasas regulando la presión arterial y mejorando la circulación
sanguínea.

4.     Contienen
mucha fibra dietética lo que mejora las funciones digestivas.

5.     Las
frutas deshidratadas proveen vitamina C, micronutriente esencial para la
síntesis de colágeno; suministran calcio, que fortalece los huesos; así como
magnesio, fósforo y zinc.

6.     Aportan
hasta 359 kcal por cada ración de 100 gramos aumentando la energía física de
rápida disponibilidad.

7.     Ayudan
a controlar el peso al aportar una menor cantidad de hidratos de carbono y
grasas saturadas.

8.     Las
frutas deshidratadas tienen un poder antioxidante que favorece la salud de la
piel protegiéndola de la aparición de arrugas prematuras causadas por el daño
oxidativo a consecuencia de la exposición a los rayos solares.

Existen otros casos
de nuevas empresas dedicadas a la producción de frutas y legumbres
deshidratadas, sobre todo en América Latina, bajo diversos tipos de procesos,
ya que la demanda crece día con día debido principalmente al ritmo de vida
actual; por lo que el proyecto planteado tiene posibilidades de éxito y
crecimiento.

Conclusiones

Como se puede apreciar la deshidratación de productos
agrícolas se encuentra en pleno apogeo debido a sus múltiples ventajas y ya
algunas empresas están ofreciendo este tipo de aparatos para su uso en el
hogar, aunque estos aparatos funcionan con energía eléctrica.

El prototipo en cuestión presenta las ventajas de trabajar
con energía solar, estar automatizado y ser programable. Se ofrece directamente
a los productores agrícolas con la intención de dar un uso a lo que en este
momento son desechos, lo que les permitirá disminuir sus costos de producción y
diversificar sus productos y mercados ofreciendo al consumidor productos fuera
de temporada, con las mismas propiedades alimenticias y a un menor costo.
Adicionalmente se disminuye el problema de contaminación que generan
actualmente este tipo de desechos.

Con las actuales dimensiones del prototipo este resulta ser
muy funcional pero su gran ventaja es que puede escalarse al tamaño más
adecuado de acuerdo con el uso que se le pretenda dar, desde más pequeño para
uso doméstico o más grande con la finalidad de deshidratar más producto en el
mismo tiempo mediante la adaptación de motorreductores con más fuerza para
poder mover fácilmente la caja de secado. Si fuera necesario utilizar otro tipo
de ruedas en la cama térmica para evitar la fricción al utilizar el aparato en
diferentes tipos de suelo como terracería, ya que las pruebas se realizaron en
superficies lisas. Las tres piezas del prototipo son armables y fáciles de ensamblar,
dando la posibilidad de cambiar la cama térmica y la caja de secado en un
tamaño más grande o pequeña dependiendo el área que se necesite y dando la
oportunidad de una deshidratación más rápida incluso con espacio para más
charolas.

Como se menciona al inicio de este trabajo, el proyecto
contribuye al logro de las metas de los ODS de la Agenda 2030 por lo que
adquiere una importancia desde el punto de vista social y económico. De igual
manera impacta en el logro de los objetivos y cumplimiento de indicadores
establecidos en el Programa Institucional de Desarrollo 2019-2024 (PND) del
Tecnológico Nacional de México (TecNM) que establece en su Eje Estratégico 2 el
Fortalecimiento de la investigación, el desarrollo tecnológico, la vinculación,
el emprendimiento y la innovación para fortalecer la labor académica y
contribuir a la generación del conocimiento, a través del desarrollo de
productos, diseños, procesos y servicios que mejoran la calidad de vida de la
sociedad; considerando entre los campos de acción aquellos en los que se pueden
generar aportes sociales y económicos significativos a la agricultura, el medio
ambiente, la electrónica y mecatrónica propiciando la vinculación con los
sectores público, social y privado con el objetivo de contribuir al desarrollo
social y sostenible así como al crecimiento económico de las regiones y, en
general, del país  (TecNM, s/f).

Por otra parte, y apoyando a lo establecido en el mismo PND,
el TecNM ha incorporado en Modelo Educativo, temas como el emprendimiento, el
cuidado del medio ambiente, la biodiversidad y el entorno sostenible
promoviendo aportaciones que contribuyan al manejo de desechos mediante la
prevención, reducción, reciclaje y reutilización, así como la utilización de energías
renovables; aspectos todos contemplados en este proyecto. Al mismo tiempo, el
proyecto favorece el trabajo multidisciplinario de docentes y estudiantes
desarrollando en ellos nuevas habilidades y competencias.

Reconocimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Tecnológico Nacional
de México (TecNM) dentro de la Convocatoria 2021-2 Proyectos de Investigación
Científica, para los Institutos Tecnológicos Federales, Descentralizados y
Centros que tiene como finalidad: apoyar e impulsar la investigación
científica, el desarrollo tecnológico e innovación, permitiendo a docentes y
estudiantes el desarrollo y puesta en práctica de sus ideas. Las autoras desean
expresar su agradecimiento al resto del equipo que participa en el trabajo y a
las autoridades del Campus Cuautla del TecNM.

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