Estudio del secado convectivo de hojas de Stevia rebaudiana y factibilidad técnico-económica de una planta elaboradora de edulcorante a base de Stevia

Abstract

El objetivo de esta memoria fue determinar las características del secado convectivo de las hojas de Stevia rebaudiana y estudiar la factibilidad técnico-económica de una planta productora de edulcorante en polvo en base a las hojas de Stevia, las cuales poseen steviolglicósidos que son compuestos dulces (300 veces más que el azúcar), no calóricos ni dañinos para el ser humano. Se determinaron isotermas de sorción y se ajustaron a modelos matemáticos. El modelo que mejor se ajustó a la isoterma a 25°C de la hoja fresca fue BET con un r2 de 0,9591, mientras que GAB fue el modelo que mejor se ajustó a las isotermas a 30°C y 40°C de la hoja fresca con un r2 de 0,9816 y de 0,9659, respectivamente, y para la isoterma a 25°C de la hoja seca con un r2 de 0,9899. Se realizó el secado convectivo de las hojas de Stevia hasta una humedad de 10%, mediante aire por convección forzada. El secado a 70°C tuvo una duración de 85 minutos, a 60°C fueron 95 minutos y a 50°C fueron 150 minutos. El modelo exponencial fue el que mejor se ajustó a los datos de secado a 50°C y a 70°C con r2 de 0,997 y 0,990 respectivamente, mientras que para el secado a 60°C el modelo que mejor se ajustó fue el cúbico con un r2 de 0,991. Para la realización del proyecto de instalación de la planta productora de edulcorante a base de Stevia, se evaluó la oferta y la demanda tanto nacional como internacional, en donde la Stevia ya ocupa el 4% del mercado. Además se determinó que el área de la planta es de 640 m2 y la capacidad productiva de 310 toneladas de edulcorante en polvo a base de Stevia y eritritol, lo que se traduce en 6.174.110 de cajas de 100 sobres de 0,5 g, anualmente. Para evaluar la rentabilidad se determinó: TIR (131%), VAN ($10.075.505.856) y PRI (0,78 años), aplicando una tasa de descuento de 17% y utilizando el precio de la hoja de Stevia secada en túnel ($3.500). Los índices obtenidos permiten indicar que el proyecto es rentable. A la vez que se determinó que la rentabilidad del proyecto se ve afectada por el precio de la hoja seca de Stevia

The objective of this work was to determine the characteristics of convective drying of Stevia rebaudiana leaves and study the technical and economic feasibility of a production plant of powder sweetener based in Stevia Rebaudiana leaves. The leaves has steviolglicosides, sweet compounds (300 times sucrose), non caloric and not harmful to humans. Sorption isotherms were determined and fitted to mathematical models. BET was the best model which fitted to 25°C isotherm of fresh leaves (r2 = 0.9591) and for dry leaves, at the same temperature, GAB was the best fit (r2 = 0.9816). GAB also fitted to 30°C (r2 = 0.9659) and 40°C (r2 = 0.9899) in fresh leaves isotherms. Convective drying was performed in Stevia leaves until 10% moisture, through forced convection air. Drying at 70°C lasted 85 min, while at 60°C and 50°C, were 95 and 150 minutes, respectively. Exponential model was the best model which fitted to 50°C and 70°C drying curves (r2 = 0.997 and 0.990, respectively). Cubic model was the best model which fitted to 60°C drying curve (r2 = 0.991). To evaluate the feasibility of a production plant of powder sweetener based in Stevia leaves, the supply and demand, local and international, was assessed. Stevia already occupies 4% of the market The production plant area is 640 m2 and the capacity is 310 tons of powder sweetener based in Stevia leaves mixed with erythritol, this means 6,174,110 boxes with 100 sachets each one (0.5 g/sachet) annually. For profitability´s measurement were determined IRR (131%), NPV ($ 10,075,505,856) and PRI (0.78), as indicators, applying a discount rate of 17% and using the dried, in tunnel, Stevia leaves value ($3,500). The indicators obtained suggest that the project is profitable. While it was determined that the project´s profitability is affected by the price of Stevia dried leaves