Evaluation of the Best Kinetic Model in Thin Layer Drying of Kumquat Based on Desirability Function

Document Type : Research Paper

Authors

Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Razi University, Kermanshah, Iran

Abstract

Abstract
Drying process is an important and critical operation in the storage and transportation cycle of agricultural products. Drying is one of the best solutions to store and supply most of products throughout year. In this study, thin layer drying of Kumquat fruit was carried out at three temperature levels of 60, 70 and 80 degree of Celsius and three thickness levels of 2, 4.5 and 7 mm with three replications. In order to predict the correct drying process, the data from the experiment were fitted with twelve different models. The obtained results showed that Midilli model has the highest determination coefficient of 99.855, the lowest values ​​of MRPD, RMSE, X2 and the highest value for the desirability function in comparison with other drying models. Investigating of the thin layer drying of Kumquat fruit at different temperatures showed that increasing the thickness of layers and reducing the temperature, the drying process will last longer. The highest drying rate (1.34 kg/kg dry matter per hour) was obtained at 80 ° C and 2 mm thick. The activation energy has a direct relationship with thickness, which was 34.29, 76.68 and 80.56 kJ per moles in thicknesses of 2, 4.5 and 7, respectively. Also, the penetration coefficient showed an increasing trend by increasing the temperature and thickness. The maximum penetration coefficient was 7.594 × E-10 m2/s at the highest temperature and thickness.
 

Keywords

References

حیدری م. م و  نصیری س. م. 1394. مدل‌سازی ریاضی فرآیند خشک شدن لایه نازک میوه گلابی و بررسی اثر دما و سرعت هوای خشک‌کن بر تغییر رطوبت نسبی هوای خروجی. فصلنامه علوم و صنایع غذایی، دوره 12، شماره 48، صفحه 215-229.
رفیعی ش. 1385. اصلاح رطوبت تعادلی شلتوک برنج (سپیدرود) برای شبیه‌سازی خشک‌کردن توده‌ی بستر نازک. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، دوره10، شماره 3، صفحه 175-183.
زارع نهندی ف. و محمدی سیلابی ن. 1394. تغییر در الگوی گلدهی و تولید میوه‌ی کامکوات ناگامی با استفاده از پا کلوبوترازول. به زراعی کشاورزی، دوره 17، شماره 2، صفحه 557-569.
زجاجی م.، مظاهری ا. ف.، نماینده س. و مهدیه ا. 1395. بررسی سینتیک خشک‌کردن توت سیاه و میزان انرژی مصرفی در آون ماکروویو. علوم زراعی و تغذیه، دوره 16، شماره 3، صفحه 57-64.
سیدلو س. ص.، نعلبندی ح.، قاسم­زاده ح. ر. و همدمی ن. 1392.  مدل‌سازی چروکیدگی ورقه‌های سیب در خشک‌کردن همرفتی به‌منظور اعمال در شبیه‌سازی فرآیند انتقال رطوبت و گرما. نشریه مکانیزاسیون کشاورزی، دوره 1، شماره 2، صفحه 25-35
شعبانی ب. و توکلی‌پور ح . 1391. مدل‌سازی ریاضی سینتیک خشک‌کردن لایه‌نازک فلفل دلمه‌ای. مجله نوآوری در علوم و فناوری غذایی، دوره 4، شماره 4، صفحه 33-42
طهماسبی‌پور م.، دهقان نیا ج.، سیدلو هریس س. ص. و قنبرزاده ب. 1393. مدل‌سازی سینتیک خشک شدن لایه‌نازک انگور پیش تیمار شده اولتراسوند و کربوکسی متیل سلولز. نشریه مکانیزاسیون کشاورزی، دوره 2، شماره 1، صفحه 1-15
فهیمی ر.، عسگری ب.، قره بگلو پ.، مختاری ف. و فرزبود پ. 1393.ارزیابی بهترین مدل سینتیکی در خشک‌کردن لایه‌ای نازک کدوی سبز به روش جابجایی با هوای داغ. نشریه علوم و تغذیه ،دوره 11، شماره 2، صفحه 63-72
قربانی ر.، دهقان‌نیا ج.، سیدلو هریس س. ص. و قنبرزاده ب. 1392. مدل‌سازی دانسیته ظاهری در طی خشک‌کردن آلوی پیش‌تیمار شده با اولتراسوند و آبگیری اسمزی. فصلنامه علوم و فناوری‌های نوین غذایی، دوره 1، شماره 2، 23-38. 
کرمی ز.، امام‌جمعه ز.، صادقی ماهونگ ع. و شهریاری ز. 1391. بهبود ویژگی‌های کیفی کامکوات نیمه مرطوب با فرآیند‌های آبگیری اسمزی و اولتراسونیک. نشریه پژوهش‌های صنایع غذایی، دوره 22، شماره 4، صفحه 395-409
کریمی س. ر.، شاه‌حسینی ر. و ذاکری س. 1391. ارزیابی فرایند خشک شدن، کمیت اسانس و مدل‌سازی ریاضی گیاه دارویی به‌لیمو (Lippia citriodora H. B. et K) با استفاده از جریان هوای گرم . فصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، دوره 28 ، شماره 4، صفحه 698 – 684.
محمدی م.، اسدی م.، پور فلاح ز. و نهاردانی م.1390 الف. مدل‌سازی ریاضی و محاسبه‌ی ضریب نفوذ مؤثر در فرآیند خشک‌کردن لایه‌ی نازک برش‌های میوه‌ی کامکوات. مجلّه‌ی علمی پژوهشی علوم و فنّاوری غذایی، دوره 4، شماره2، صفحه 56-47.
محمدی م.، پورفلاح ز.، مسکوکی ع. و نهاردانی م..1390ب. بررسی سینتیک خشک‌کردن برش‌های میوه‌ی به (Cydoniaoblonga) به روش جابجایی هوای داغ. مجله علمی پژوهشی علوم و فناوری غذایی، دوره 4، شماره 2، صفحه 55-64 .
محمدی ع.، رفیعی ش.، کیهانی ع. و امام‌جمعه ز. ۱۳۸۷. بررسی مدل خشک‌کردن ورقه‌های نازک کیوی (رقم هایوارد) در خشک‌کن لایه‌نازک. پنجمین کنگره ملی مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، مشهد، انجمن مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون ایران، 6-7 شهریور‌ماه، دانشگاه فردوسی مشهد.
Azadbakht M., Darvishi H., Rezaeiasl A. and Asghari A. 2012. Thin layer drying characteristics and modeling of melon slices (Cucumismelo). Journal of Agricultural Technology. 8(6): 1867-1880.
Baini R. and Langrish T. A. G. 2008. An assessment of the mechanisms for diffusion in the drying of bananas. Journal of food engineering. 85(2): 201-214.
Barreca D., Bellocco E., Caristi C., Leuzzi U. and Gattuso G. 2011. Kumquat (Fortunella japonica Swingle) juice: Flavonoid distribution and antioxidant properties. Food Research International. 44(7): 2190-2197.
Ceylan İ., Aktaş M.and Doğan H. 2007. Mathematical modeling of drying characteristics of tropical fruits. Applied Thermal Engineering. 27(11): 1931-1936.
Doymaz I. 2007. Air-drying characteristics of tomatoes. Journal of Food engineering. 78(4): 1291-1297.
Giner S. A. and Mascheroni R. H. 2002. PH—Postharvest Technology: diffusive drying kinetics in wheat, Part 2: applying the simplified analytical solution to experimental data. Biosystems Engineering. 81(1): 85-97.
Henderson S. M. 1974. Progress in developing the thin layer drying equation. Transactions of the ASAE. 17(6): 1167-1172.‏
Jaliliantabar F., Lorestani A. N. and Gholami R. 2013. Physical properties of kumquat fruit. International Agrophysics. 27(1): 107-109.
Jaliliantabar F. and Lorestani A. N. 2014. Mass modeling of kumquat fruit (cv. Nagami) with some physical attributes. International Journal of Biosciences. 5(1): 82-88.
Koocheki A., Razavi S. M. A., Milani E., Moghadam T. M., Abedini M., Alamatiyan S. and Izadkhah S. 2007. Physical properties of watermelon seed as a function of moisture content and variety. International Agrophysics. 21(4): 349.
Lahsasni S., Kouhila M., Mahrouz M., Idlimam A.and Jamali A. 2004. Thin layer convective solar drying and mathematical modeling of prickly pear peel (Opuntia ficus indica). Energy. 29(2): 211-224.
Lin C. C., Hung P. F. and Ho S. C. 2008. Heat treatment enhances the NO-suppressing and peroxynitrite-intercepting activities of kumquat (Fortunella margarita Swingle) peel. Food chemistry. 109(1): 95-103.
Liu Q. and Bakker-Arkema F. W. 1997. Stochastic modelling of grain drying: Part 2. Model development. Journal of Agricultural Engineering Research. 66(4): 275-280.
Myers R.H., Montgomery D. C. and Anderson-Cook C. M. 2016. Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments, 4th Edition, Wiley published, 856 pp.
Omid M., Yadollahinia A. R. and Rafiee S. 2006. A thin-layer drying model for paddy dryer. In Proc. of the International conference on Innovations in Food and Bioprocess Technologies, AIT, Pathumthani, Thailand, 12th (pp. 202-211).
Özdemir M. and Devres Y. O. 1999. The thin layer drying characteristics of hazelnuts during roasting. Journal of Food Engineering. 42(4): 225-233.
Ramful D., Tarnus E., Aruoma O. I., Bourdon E. and T. Bahorun. 2011. Polyphenol composition, vitamin C content and antioxidant capacity of Mauritian citrus fruit pulps. Food Research International. 44(7): 2088-2099.
Sacilik K., Keskin R. and Elicin A. K. 2006. Mathematical modelling of solar tunnel drying of thin layer organic tomato. Journal of food Engineering. 73(3): 231-238.
Sadin R., Chegini G. and Khodadadi M. 2017. Drying characteristics and modeling of tomato thin layer drying in combined infrared-hot air dryer. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 19(1): 150-157.
Sun D. W. and Woods J. L. 1994. Low temperature moisture transfer characteristics of wheat in thin layers. Transactions-American Society of Agricultural Engineers. 37: 1919-1919.
Verma L. R., Bucklin R. A., Endan J. B. and Wratten F. T. 1985. Effects of drying air parameters on rice drying models. Transactions of the ASAE. 28(1): 296-301.
Wong J. Y. 2001. Theory of ground vehicles. by John Wiley & Sons. Inc. ISBN 0-471-354619.‏
Yaldiz O., Ertekin C. and Uzun H. I. 2001. Mathematical modeling of thin layer solar drying of sultana grapes. Energy. 26(5): 457-465.‏
 
Agricultural Mechanization
Volume 4, Issue 1
June 2018
Pages 57-67

Files

History

  • Receive Date: 27 June 2018
  • Accept Date: 27 June 2018

Share

How to cite

Statistics