“Modelamiento del proceso de secado para optimizar el tiempo de secado del café en un secador rectangular en convección forzada”

Abstract

Actualmente, en la ciudad de Jaén, muchos productores de café emplean secadores rectangulares por convección forzada de aproximadamente 120 kg de capacidad. El secado constituye una etapa crítica de la cadena productiva, pues condiciona la estabilidad del grano, su conservación y la eficiencia del procesamiento posterior. Sin embargo, en sistemas artesanales y semi-industriales el control de variables operativas como temperatura, velocidad del aire, humedad inicial y espesor de la capa suele ser empírico, generando tiempos prolongados, alto consumo energético y variabilidad en la humedad final. La investigación tuvo como objetivo modelar el proceso de secado del café para optimizar el tiempo de operación. Se identificó que la temperatura y la velocidad del aire son los factores más influyentes al favorecer la transferencia de calor y masa, mientras que la humedad inicial y el espesor de la capa condicionan la duración del proceso. El modelo matemático desarrollado integró los fenómenos térmicos y de difusión de humedad, reproduciendo adecuadamente la cinética de secado y mostrando alta concordancia con los datos experimentales. La optimización permitió estimar el tiempo mínimo necesario para alcanzar la humedad final, mejorando la eficiencia del secador y apoyando la toma de decisiones técnicas en sistemas de convección forzada.

Currently, in the city of Jaén, many coffee producers use rectangular forced-convection dryers with a capacity of approximately 120 kg. Drying is a critical stage in the production chain, as it determines the stability of the bean, its preservation, and the efficiency of subsequent processing. However, in artisanal and semi-industrial systems, the control of operational variables such as temperature, air velocity, initial moisture content, and layer thickness is often empirical, resulting in prolonged drying times, high energy consumption, and variability in final moisture content. This research aimed to model the coffee drying process to optimize operating time. It was identified that temperature and air velocity are the most influential factors, favoring heat and mass transfer, while initial moisture content and layer thickness determine the duration of the process. The mathematical model developed integrated thermal and moisture diffusion phenomena, accurately reproducing the drying kinetics and showing high agreement with experimental data. The optimization allowed for estimating the minimum time required to reach the final moisture content, improving dryer efficiency and supporting technical decision-making in forced convection systems.