Estimación del tiempo de secado de fresas (Fragaria sp) del cantón Guano utilizando redes neuronales artificiales.

Abstract

Para hallar el tiempo total de secado de alimentos aún persisten métodos prolongados y tradicionales, donde el uso de deshidratadores implica la aplicación de procedimientos complejos en el laboratorio, también son costosos debido a que se requiere la materia prima directa e indirecta. Esta investigación compara el tiempo que toma la metodología tradicional para calcular el tiempo total de secado de fresas (fragaria sp) de la parroquia Valparaíso con la técnica que utiliza Redes Neuronales Artificiales (RNA). Se empezó secando de manera tradicional 300 g/día de fresas en el laboratorio de la Unach de la Facultad de Ingeniería utilizando un secador de bandejas, se calculó un tiempo de secado de 360 min, luego se determinaron cinco características cuantitativas necesarias para formar la RNA las cuales fueron: humedad relativa, temperatura de globo, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo y el peso inicial de la fruta, considerando la función sigmoide para la activación del algoritmo de retro propagación (RP) utilizando Matlab. Como resultado se determinaron cuatro capas: a) la primera que cuenta con 16 neuronas receptoras estáticas; b) la segunda que cuenta con 10 neuronas; c) la tercera que cuenta con 1 neurona dinámica y d) la cuarta que es la neurona de salida estática, con errores de cálculo de menos del 3.47 %. Para determinar el mejor modelo se calculó el MSE el cual mide la cantidad de error que hay entre dos conjuntos de datos, comparando el valor experimental con el predicho y se encontró que tanto en el entrenamiento como en la validación y test los valores son cercanos a cero lo que indica que es un modelo óptimo. Este experimento fue desarrollado bajo las siguientes condiciones iniciales: altitud de 2754 msnm correspondiente a la ciudad de Riobamba, con fresas con un dulzor de 12 °Brix y el deshidratador a una temperatura constante de 65 °C. Para efectos de comparación, se ha colocado en Matlab las mismas características cuantitativas que se definieron anteriormente, pero en lugar de colocar los 11 valores que se obtuvieron en la parte experimental, solo se colocó el primero el cual corresponde a la masa de la fruta luego de 30 min en el deshidratador bajo las mismas condiciones con el objetivo de determinar el error en el cálculo si solo se contara con 1 dato de secado. Se determinó que el error promedio cuando se cuenta con las 11 variables es de 0.76 %, mientras que cuando con una variable asciende a 1.58 %, para ambos casos el error es aceptable lo que indica que si se conoce la primera variable de secado se podría determinar el valor luego de 360 min de secado lo que hace a este método aún más eficiente.