Title of article :
Modelling Mass Transfer during Hot Air Drying of Banana Using Cellular Automaton
Author/Authors :
Farhaninejad, Z Departments of Food Science and Technology - College of Agriculture - Isfahan University of Technology, Isfahan, Islamic Republic of Iran , Fathi, M Departments of Food Science and Technology - College of Agriculture - Isfahan University of Technology, Isfahan, Islamic Republic of Iran , Shahedi, M Departments of Food Science and Technology - College of Agriculture - Isfahan University of Technology, Isfahan, Islamic Republic of Iran
Abstract :
Cellular Automaton (CA) was applied, for the first time, to model mass transfer during
the drying process. CA is a discrete model with powerful potential application for
simulating complex systems. In this paper, a two-Dimensional (2D) model was applied to
simulate drying process of banana slices. The system was designed for a grid with size of
30×90 square cells, four possible states, and von Neumann neighborhoods. The logical
trends of the model results were examined by running program for different process
conditions such as various temperatures, air relative humidity values, air flow velocities,
and sample thicknesses. Validation of the model was performed by comparing estimated
and experimental data of banana drying for three temperatures (60, 70, and 80°C). The
model showed high accuracy for predicting moisture content (R2 values higher than 0.99).
Notable accuracy based on simple rules to pattern the complexity of the system and
flexibility indicated the superior application of cellular automaton for modeling food
processes.
Farsi abstract :
براي اولين بار از اتوماتاي سلولي جهت مدلسازي انتقال جرم طي فرآيند خشك كردن استفاده شد. اتوماتاي سلولي يك روش مدلسازي گسسته با پتانسيل كاربردي قوي در شبيه سازي سيستم هاي پيچيده است. در اين پژوهش از يك اتوماتاي سلولي دو بعدي به منظور مدل سازي فرآيند خشك كردن برش هاي موز استفاده شد. سيستم در قالب يك شبكه با اندازه 90×30 سلول هاي مربعي شكل، با چهار حالت ممكن براي هر سلول و آرايش همسايگي ون نيومن طراحي شد. پيش روي منطقي مدل در شرايط مختلف فرآيند با تغيير عوامل مؤثر نظير دماي خشك كن، رطوبت نسبي هواي خشك كن، سرعت جريان هوا و ضخامت هاي مختلف نمونه آزمايش شد. اعتبارسنجي مدل با مقايسه داده هاي تخمين زده شده توسط مدل و داده هاي تجربي بدست آمده از خشك كردن نمونه در دماهاي متفاوت (60، 70 و 80 درجه سانتي گراد) بررسي شد. دقت قابل توجهي كه از اين مدلسازي بدست آمد نتيجه پياده سازي قوانين ساده اي بود كه توانست پيچيدگي
كند و اين پيامد نشان دهنده برتري كاربرد اتوماتاي سلولي در يك فرآيند را به طور انعطاف پذير شبيه سازي مدل سازي فرآيند هاي غذايي است.
Keywords :
Modeling food processes , Drying process , Discrete model