julio-diciembre 2024  
Vol. 5, No.10, PP.70-80  
ISSN 2953-6367  
http://revistainvestigo.com  
https://doi.org/10.56519/k4zvcm11  
SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE  
MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
HOT AIR CONVECTION DRYING OF MATRICARIA (Matricaria  
chamomilla L) - ANALYSIS FROM A PYTHON PROGRAMMING  
PERSPECTIVE  
1
2
3
María Fernanda Rojas Vallejo , María Isabel Uvidia Fassler , Andrea Fernanda Hidrobo Nina ,  
4
Pablo Martí Méndez Naranjo  
{mfrojas@unach.edu.ec1, muvidia@unach.edu.ec2, andrea.hidrobo@unach.edu.ec3, pmendez@unach.edu.ec4}  
Fecha de recepción: 23 de abril de 2024  
/ Fecha de aceptación: 13 de junio de 2024  
/ Fecha de publicación: 14 de julio de 2024  
RESUMEN: El objetivo de este estudio fue investigar el proceso de secado por convección  
con aire caliente, utilizando manzanilla (Matricaria chamomilla L). Experimentalmente se  
determinó el comportamiento del Porcentaje de Humedad Remanente (PHR) con respecto al  
tiempo de secado, para lo cuas se emplearon tres temperaturas (40, 50 y 60 °C) a una velocidad  
constante correspondiente a 2 m/s. Los resultados experimentales del Porcentaje de Humedad  
Remanente se ajustaron a los modelos de secado Newton-Lewis, utilizando el programa Python  
(en tasa constante y tasa decreciente) para la modelación matemática de secado entre el índice  
de humedad residual, el tiempo y la temperatura de secado, realizando un control optimo del  
proceso y garantizando la conservación de las propiedades composicionales de la manzanilla.  
La simplicidad del modelo de Newton-Lewis ilustra metódicamente una manera de controlar  
de manera óptima y precisa la deshidratación de manzanilla (Matricaria chamomilla L). Los  
resultados obtenidos en este estudio demuestran la viabilidad del modelo y su aplicación  
inmediata no solo en el proceso de secado de manzanilla sino también en plantas con similar  
contenido de agua en su composición. La aplicación de este modelo matemático permitirá  
controlar parámetros, para no sobre secar el producto, manteniendo la composición  
fisicoquímica de la manzanilla, además se mejora la eficiencia, calidad y sostenibilidad en los  
procesos de secado que desarrollan diversas industrias sin necesidad de realizar numerosos  
experimentos físicos, ahorrando tiempo y recursos. El método de Newton-Lewis es una técnica  
efectiva y simple para modelar la cinética de secado de plantas aromáticas como la manzanilla.  
La implementación en Python facilita en la cinética de secado permite ajustar parámetros y  
condiciones para optimizar los procesos de secado.  
1Universidad Nacional de Chimborazo, https://orcid.org/0000-0002-7105-5530  
2Universidad Nacional de Chimborazo, https://orcid.org/0000-0001-7862-4460  
3Universidad Nacional de Chimborazo, https://orcid.org/0009-0007-8573-1353  
4Universidad Nacional de Chimborazo, http://orcid.org/0000-0002-3967-3718  
Revista Científica Multidisciplinaria InvestiGo  
Riobamba – Ecuador  
Cel: +593 97 911 9620  
revisinvestigo@gmail.com  
70  
SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
Palabras clave: Proporción de humedad remanente, manzanila (Matricaria chamomilla L),  
modelo de secado de Newton, Pyhton  
ABSTRACT: The objective of this study was to investigate the convection drying process with  
hot air, using chamomile (Matricaria chamomilla L). Experimentally, the behavior of the  
Percentage of Remaining Humidity (PHR) was determined with respect to the drying time, for  
which three temperatures (40, 50 and 60 °C) were used at a constant speed corresponding to 2  
m/s. The experimental results of the Remaining Moisture Percentage were adjusted to the  
Newton-Lewis drying models, using the Python program (in constant rate and decreasing rate)  
for the mathematical modeling of drying between the residual moisture index, time and  
temperature of drying, carrying out optimal control of the process and guaranteeing the  
conservation of the compositional properties of chamomile. The simplicity of the Newton-Lewis  
model methodically illustrates a way to optimally and precisely control the dehydration of  
chamomile (Matricaria chamomilla L). The results obtained in this study demonstrate the  
viability of the model and its immediate application not only in the chamomile drying process  
but also in plants with similar water content in their composition. The application of this  
mathematical model will allow controlling parameters, so as not to overdry the product,  
maintaining the physical-chemical composition of the chamomile, in addition, the efficiency,  
quality and sustainability of the drying processes carried out by various industries is improved  
without the need to carry out numerous experiments. physical, saving time and resources. The  
Newton-Lewis method is an effective and simple technique to model the drying kinetics of  
aromatic plants such as chamomile. The implementation in Python facilitates drying kinetics  
and allows parameters and conditions to be adjusted to optimize drying processes.  
Keywords: Proportion of remaining moisture, chamomile (Matricaria chamomilla L), Newton  
drying model, Pyhton  
INTRODUCCIÓN  
La manzanilla (Matricaria chamomilla L) es una planta herbácea que pertenece a la familia de las  
asteráceas, conocida por sus propiedades nutricionales y medicinales, que son aprovechadas en  
la industria alimentaria, química y farmacéutica (1). Es una planta que se encuentra en varias  
partes del mundo resaltando su producción en países como Alemania, Inglaterra, España, Estados  
Unidos, Canadá, México, India, China, Egipto e Irán (2). La manzanilla es una planta que se adapta  
a diferentes condiciones, lo que ha contribuido a su distribución global (3). En Ecuador la  
manzanilla se cultiva en diferentes regiones, su cultivo puede variar según las condiciones  
climáticas y la altitud. Es conocida por ser resistente a diferentes tipos de suelos y climas (4).  
La manzanilla en su composición posee un alto contenido de humedad que oscila entre el 80% y  
el 95% de agua, esta particularidad contribuye a que después de su cosecha la planta se marchite  
con facilidad, ocasionando el ataque de microorganismos, afectando su turgencia y apariencia y  
de esta manera acortando la vida útil de la planta (5). Es necesario buscar métodos de  
conservación de la manzanilla que permitan alargar su vida útil y su disponibilidad. Existen  
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SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
diferentes métodos de conservación de plantas entre ellos se destaca la deshidratación (perdida  
de agua), método que permite prolongar la estabilidad de las plantas, prolongando la vida útil del  
producto, conservando sus propiedades nutricionales, reducción del peso y volumen del  
producto, versatilidad en el consumo y reducción de pérdidas económicas (6).  
La deshidratación se refiere al proceso de eliminación de agua de las células y tejidos de una  
planta (7). Este proceso puede ocurrir naturalmente, como parte del ciclo de vida de la planta, o  
puede ser inducido artificialmente con fines específicos, como la conservación de alimentos, la  
preparación de hierbas secas o la producción de productos medicinales (8). Es importante  
destacar que la deshidratación debe realizarse cuidadosamente para preservar las propiedades  
composicionales de las plantas; métodos de secado inadecuados o excesivamente rápidos  
pueden afectar negativamente la calidad de las plantas secas y reducir sus beneficios (9). Es  
esencial considerar el método de deshidratación adecuado para cada planta y propósito  
específico, métodos como el secado al sol, la deshidratación por aire caliente, el uso de  
deshidratadores o la liofilización se seleccionan según la planta y el resultado deseado (10).  
La calidad del secado de las plantas depende de varios factores que influyen en la retención de  
sus características organolépticas, compuestos beneficiosos y apariencia general (11). Es  
importante considerar el método de secado, la temperatura de secado, velocidad de secado y la  
humedad ambiental (12). La calidad del secado se refiere a la eficacia con la que se ha eliminado  
la humedad de un material o producto durante el proceso de secado (13). La importancia de la  
calidad del secado varía según el tipo de material o producto, ya que diferentes aplicaciones  
requieren niveles específicos de humedad residual (14). Es necesario controlar la cinética de  
secado, para esto se pueden implementar modelos matemáticos, utilizando diferentes  
ecuaciones matemáticas que permitan determinan el comportamiento de la planta durante el  
proceso de deshidratación. En la Tabla 1 se describen distintos modelos matemáticos que  
permiten determinar la cinética del secado.  
Tabla 1: Modelos matematicos para determinar la cinetica del secado  
Modelo  
Ecuación  
Page Modificado  
MR= exp [ - (k* t)"]  
Newton Lewis  
MR= exp (-k * t)  
Henderson and Pabis  
Logarítmico  
MR= a * exp (-k *t)  
MR= a * exp (-k *t) + c  
Y = Ax + B  
Curva característica  
Wang and Singh  
Thompson  
MR = at + bt +1  
t= a* [n (MR)] + b * In (MR)  
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PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
Investigaciones realizadas indican los comportamientos de las plantas en la cinética del secado,  
sin embargo, no se encuentran reportes sobre el secado por convección con aire caliente de la  
manzanilla (Matricaria chamomilla L). Esta deficiencia de información restringe severamente el  
secado óptimo y preciso que se debe realizar a la manzanilla. El objetivo de esta investigación fue  
estudiar el secado por convección con aire caliente de manzanilla, determinando relaciones  
matemáticas entre la PHR, tiempo y temperatura de secado que permitan un control adecuado y  
preciso del proceso de deshidratación sin causar alteraciones en las propiedades composicionales  
del producto. Para este estudio se aplicó el modelo de Newton Lewis en Python como lenguaje  
de alto nivel de programación utilizado en la ciencia de datos y el machine learning.  
MATERIALES Y MÉTODOS  
La presente investigación empleo un método experimental para analizar la cinética de secado,  
estudiando sistemáticamente los comportamientos de la Manzanilla (Matricaria chamomilla. L)  
para obtener datos precisos durante el proceso de secado en consideración al tiempo y  
temperatura. En este estudio se utilizó el programa Python, para obtener datos experimentales  
más eficientes, ajustando modelos matemáticos cinéticos y visualizando resultados más  
eficientes y contralados.  
Secado en el laboratorio: En este estudio se utilizaron ramas de manzanilla (15 cm), recolectadas  
en la provincia de Chimborazo- Cantón Alausí. El proceso de secado se efectuó en un secador  
eléctrico, compuesto por un sistema de ventilación con flujo de aire y temperatura controlada.  
Con el fin de conservar su calidad composicional y turgencia la velocidad del secado se incrementa  
elevando la temperatura tanto como sea admisible para el producto y su calidad final, el aumento  
excesivo de temperatura podría comprometer las propiedades físicas, químicas o biológicas de la  
planta (15). El secador es capaz de suministrar un flujo de aire con una temperatura controlada  
desde 30 a 100 °C y con una velocidad en el rango de 0,1 a 3,0 m/s ±0,05 (determinadas por un  
anemómetro). El pesaje de las muestras se efectuó en una balanza electrónica de precisión 0,01.  
Determinación de la de humedad remanente: La proporción de humedad remanente se refiere a  
la cantidad de humedad que queda en la manzanilla después de un proceso de secado o  
deshidratado (16). Esta proporción es importante en diversas industrias, ya que la presencia de  
humedad residual puede afectar las propiedades y la calidad del producto final (17). La  
determinación de la humedad remanente se expresa generalmente como un porcentaje del peso  
del material.  
Humedad Remanente (%) = (Peso Inicial Peso Inicial - Peso Seco) ×100  
(1)  
Peso Inicial: Es el peso en gramos de la manzanilla antes del proceso de secado.  
Peso Seco: Es el peso en gramos de la manzanilla después de completar el proceso de secado.  
En la Figura 1 se ilustran los pasos seguidos para determinar la PHR. Las ramas de manzanilla  
fueron secadas con aire caliente a una velocidad de 2 m/s, a temperaturas de 40, 50 y 60 °C, se  
realiza un pesaje antes y después durante un tiempo determinado.  
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SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
Figura 1: Secuencia de eventos ejecutados para obtener la proporción de humedad remanente  
Es crucial determinar la humedad remanente para garantizar que la manzanilla esté dentro de los  
límites aceptables para su aplicación específica. Demasiada humedad remanente puede provocar  
problemas como deterioro, presencia de microorganismos y pérdida de estabilidad. Por otro lado,  
un secado excesivo puede resultar en la pérdida de propiedades importantes de la manzanilla. La  
medición precisa de la humedad remanente se logra a través de técnicas como el uso de  
instrumentos de medición de humedad, como los analizadores de humedad.  
Estos dispositivos permiten obtener resultados más precisos y rápidos que los métodos  
tradicionales, como el secado en estufa y el pesaje constante. Es importante ajustar el proceso  
de secado según los requisitos del material y la aplicación final para garantizar que se alcance la  
humedad remanente deseada (18).  
Velocidad de secado: La velocidad de secado se refiere a la rapidez con la que se elimina la  
humedad de la manzanilla durante el proceso de secado. Esta velocidad es un parámetro clave  
en numerosas industrias, ya que afecta la eficiencia del proceso y puede tener un impacto directo  
en la calidad del producto final (19). El tipo de manzanilla, humedad relativa, temperatura, flujo  
de aire, espesor del material y propiedades del agua son factores que influyen en la velocidad del  
secado. La velocidad de secado debe ser gestionada cuidadosamente para evitar problemas como  
la formación de grietas, la pérdida de propiedades del material o la variación de calidad. Un  
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SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
equilibrio adecuado entre la velocidad de secado y la preservación de las características del  
material es esencial para obtener resultados óptimos (20).  
La velocidad o rapidez del secado puede determinarse aplicando la siguiente ecuación:  
(
)
푔푟푎푚표푠 푑푒 푎푔푢푎  
푢푛푖푑푎푑 푑푒 푦푖푒푚푝표  
푑ℎ(푡) ℎ 푡 + ∆푡 − ℎ(푡)  
푉푒푙표푐푖푑푎푑 푑푒 푆푒푐푎푑표 [  
] =  
≈
푑푡  
∆푡  
(2)  
dh: proporción remanente de agua; t: tiempo; k: constante; h: humedad  
Modelado del secado: El modelado del secado implica la formulación de ecuaciones matemáticas  
que describan cómo la humedad de un material disminuye con el tiempo durante el proceso de  
secado. Estos modelos son herramientas valiosas para entender y optimizar el proceso de secado.  
Es crucial validar estos modelos con datos experimentales para asegurar su aplicabilidad y  
precisión. Los parámetros del modelo se ajustan utilizando datos reales de secado (21). La  
elección del modelo depende del material y las condiciones específicas del proceso de secado. Es  
común utilizar modelos combinados o modificados para abordar características particulares del  
material y del sistema de secado (22). Los modelos son herramientas valiosas para diseñar y  
optimizar procesos de secado en diversas industrias.  
Estudios evidencian un gran número de modelos matemáticos que se han ajustado a datos  
experimentales de la PHR durante el secado de plantas aromáticas (23,24). En este estudio se  
utiliza el modelo de Newton (25). Este modelo teóricamente derivado al asumir consideraciones  
que simplifican las soluciones en series de la segunda ley de Fick, además de considerar que existe  
una relación directa entre el contenido promedio de agua y el tiempo de secado (26).  
푡
( )  
푃퐻푅 푡 = 푒푥푝 (−  
)
푘푁  
ꢀ
( )  
푃퐻푅 푡 = 푎푀exp (−푏푀푡 ) + 푐푀푡  
(3)  
aM  
b
c
k
N
,
,
y
: constantes derivadas del ajuste estadístico  
M
M
RESULTADOS Y DISCUSIÓN  
La determinación de la proporción de humedad remanente con respecto al tiempo se determinó  
experimentalmente empleando tres temperaturas de secado: 40 °C, 50 °C y 60 °C, para lo cual se  
realizó un pesaje de las muestras de manzanilla antes de iniciar el proceso de secado y  
posteriormente se realizó un pesaje hasta que el peso no disminuya significativamente (peso  
constante). El proceso de secado concluye cuando el peso de la muestra se mantiene constante  
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SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
en varias mediciones sucesivas. En la Tabla 2 se indican los datos utilizados para el modelado del  
secado y la relación entre el tiempo y la temperatura de secado.  
Tabla 2: Registros experimentales de los valores de la PHR durante el secado  
Temperatura (°C)  
Tiempo (horas) Peso De La Humedad (gramos) Humedad (gramos)  
Humedad (%)  
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
0
1
2
50,58  
37,77  
26,23  
15,30  
9,37  
0,00  
12,82  
24,35  
35,28  
41,22  
42,10  
0,00  
30,93  
42,10  
42,63  
0,00  
100,00  
74,66  
51,86  
30,25  
18,52  
16,77  
100,00  
38,79  
16,69  
15,63  
100,00  
26,37  
17,61  
40  
8,48  
50,53  
19,60  
8,43  
50  
60  
7,90  
50,43  
13,30  
8,88  
37,13  
41,55  
Modelamiento de secado: El modelamiento de secado implicó la formulación de ecuaciones que  
describen cómo cambia la humedad en un material a lo largo del tiempo durante el proceso de  
secado, para lo cual se empleó el modelo matemático de Newton-Lewis como se indica en la Tabla  
3.  
Tabla 3: Modelamiento de secado  
MODELO  
TEMPERATURA  
K
R2  
RMS  
0,30682  
1,22650  
2,12829  
0,99081655  
0,99763636  
1
1,47910  
0,84281  
40  
50  
Newton-Lewis  
60  
4,59E-15  
Modelamiento de secado mediante Pyhton: De acuerdo con la aplicación del modelo de Newton  
en el secado de manzanilla (Matricaria chamomilla) se indican las curvas correspondientes para  
los valores del porcentaje de humedad remanente. Se recomienda usar los resultados  
determinados con cautela, pues las estimaciones del tiempo son sobreestimaciones y son el  
resultado de usar el modelo de Newton-Lewis, el cual a su vez representa una aproximación al  
proceso de secado de una rama de 15 cm de manzanilla.  
En la Figura 2 se observan los porcentajes de humedad remanente, porcentajes que fueron  
kN  
ajustados al modelo de secado de Newton, se determina que la constante  
uno de los ajustes que varía en concordancia con la temperatura de secado  
derivada de cada  
TS  
.
Para estimar el  
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SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
t
( )  
S
tiempo del proceso de secado  
de acuerdo con el porcentaje de humedad remanente,  
t = tS  
determinamos  
y calculamos.  
(
2) [  
]
푡ꢁ = 푎0 + 푎1푇 + 푎2푇 푙푛 푃푅퐻(푡ꢁ)  
ꢁ
ꢁ
ts: tiempo proceso de secado; Ts: temperatura de secado; kN: constante  
(4)  
Figura 2: Modelo de secado de Newton a los valores experimentales de la PHR - Python  
Discusión: En este estudio la determinación de la proporción de humedad remanente con  
respecto al tiempo se determinó experimentalmente empleando tres temperaturas de secado:  
40, 50 °C y 60 °C, estas temperaturas de secado concuerdan con (27) quienes realizaron el estudio  
de la cinética de secado de tomillo utilizando temperaturas bajas para mantener las propiedades  
fisicoquímicas de la planta. Los datos obtenidos en esta investigación son similares a los  
resultados obtenidos de (28) donde podemos notar que existe una pérdida de humedad y peso  
de las muestras en las primeras tres horas del proceso de secado, llegando a un peso constante  
de aproximadamente 10 gramos.  
Se utilizó la ecuación del modelo de Newton-Lewis para ajustar nuestros datos experimentales.  
Según (29) el modelo de Newton- Lewis es un modelo matemático simplificado que describe la  
cinética de secado de un producto, para lo cual asume que la tasa de secado es proporcional a la  
diferencia entre el contenido de humedad del producto y el contenido de humedad de equilibrio,  
para lo cual en este estudio se definieron datos experimentales del peso de muestras de  
manzanilla (Matricaria chamomilla. L) con respecto al tiempo y determinando el contenido de  
77  
SECADO POR CONVECCIÓN CON AIRE CALIENTE DE MANZANILLA (Matricaria chamomilla L) - ANÁLISIS DESDE LA  
PERSPECTIVA DE PROGRAMACIÓN EN PYTHON  
humedad de las muestras de manzanilla. La aplicación del modelo matemático en Newton-Lewis  
para la cinética de secado en Python, permite ajustar modelos de manera eficiente y precisa,  
reduciendo la necesidad de cálculos manuales. Los algoritmos numéricos en Python son precisos  
y confiables, lo que garantiza que los resultados del ajuste de modelos sean robustos y  
reproducibles.  
CONCLUSIONES  
En este artículo se ha determinado el comportamiento de ramas de manzanilla (Matricaria  
chamomilla L), durante el proceso secado por convección con aire caliente, empleando tres  
temperaturas de secado (40, 50 y 60 °C) y aplicando una velocidad constante del aire de secado  
igual a 2 m/s. Los resultados determinados al aplicar el modelo matemático de Newton con  
respecto al Porcentaje de Humedad Remanente (PHR) estadísticamente son aceptables,  
demostrando su efectividad y aplicabilidad en el proceso de secado.  
La aplicación de este modelo ha permitido determinar una modelación matemática simple entre  
la PHR, tiempo y temperatura de secado, lo que resulta ser importante en la industria del secado  
de plantas, endosando un proceso de secado óptimo y preciso que garantice la conservación de  
las propiedades composicionales, organolépticas y texturales de la manzanilla.  
La aplicación de modelos matemáticos mediante la programación en Python es una práctica  
común y eficiente. Python es un lenguaje de programación versátil y ampliamente utilizado que  
ofrece diversas bibliotecas científicas y herramientas para trabajar con modelos matemáticos,  
definiendo una función de modelo exponencial que representa el modelo matemático  
exponencial de secado, generando datos experimentales de humedad en función del tiempo.  
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