انتخاب مدل رياضي براي سينتيك خشك كردن ميوه آلبالو در خشك كن مايكروويو-خلا

Selection of a mathematical model for drying kinetics of sour cherry

سابقه و هدف: در سال هاي اخير، بررسي كارايي و توانايي خشك‌كن‌هاي مايكروويو- خلا به عنوان روشي جديد، سريع و نسبتاً كم‌هزينه براي خشك كردن مواد غذايي مورد بررسي قرار گرفته است. در پژوهش حاضر سعي شد تا ضمن ارزيابي توانايي اين روش براي خشك كردن آلبالو در شرايط مختلف، مناسب‌ترين مدل رياضي براي توصيف سينتيك خشك شدن آن معرفي شود. مواد و روش‌ها: آزمايش هاي تجربي خشك كردن به وسيله خشك كن مايكروويو- خلا در 4 سطح توان اسمي مايكروويو (360، 600، 840 و 1200 وات) و 4 سطح فشار مطلق (200، 400، 600 و 800 ميلي‌بار) انجام شد. سپس ويژگي‌هاي خشك كردن آلبالو بر حسب تابعي از توان مايكروويو و ميزان فشار مطلق سيستم تعيين شد. آن گاه ميزان برازش داده هاي تجربي با 7 مدل نيمه‌نظري و تجربي ارزيابي و مقايسه‌ها بر اساس 2R ، 2X و RMSE انجام شد و سرانجام مناسب‌ترين مدل گزارش شد. يافته‌ها‌: نتايج نشان داد كه توان مايكرويو و ميزان خلا روي سرعت خشك شدن آلبالو اثر مهمي دارند و با افزايش توان و كاهش فشار محفظه، زمان خشك شدن كاهش مي يابد. هم‌چنين، فرايند خشك شدن در مرحله نزولي اتفاق مي افتد. علاوه بر اين، مقايسه مدل هاي مختلف نشان داد كه مدل ميدلي و همكاران به دليل دارا بودن بالاترين 2R و كمترين 2X و RMSE مي‌تواند مناسب ترين مدل باشد. نتيجه گيري: در خشك كردن آلبالو با اين روش، دوره سرعت ثابت وجود نداشت. با توجه به نتايج به دست آمده با اين روش به نظر مي رسد كه خشك كن مايكروويو-خلا به دليل كارايي بالا و زمان كوتاه فرايند، روشي مناسب براي خشك كردن آلبالو و ساير محصولات غذايي و كشاورزي باشد. واژگان كليدي: مدل سازي، خشك كن مايكروويو-خلا، آلبالو، خشك كردن لايه نازك

Background and Objective: In the recent years, the application of microwave–vacuum drying as a novel, effective, and low-cost method for dehydration of various foods has been investigated. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the potential of this method in drying sour cherry, as well as to select an appropriate mathematical model for describing its drying kinetics. Materials and Methods: The experimental drying trials were performed at 4 nominal microwave power levels (360, 600, 840, and 1200 Watts) and 4 absolute pressures (200, 400, 600, and 800 mbar) using a microwave–vacuum dryer designed in our laboratory. The drying parameters were determined as functions of absolute pressure and microwave power. Moreover, the fitting rates of experimental data with seven semi-theoretical and empirical models based on R2, ?2 and RMSE values were determined and the most appropriate mathematical model was selected. Results: The findings showed that the microwave power and the vacuum level play the major role in the drying rate of sour cherry, such that increasing microwave power and decreasing the drying chamber pressure reduce the drying time significantly. Moreover, the drying process occurred in the falling rate period. Comparison of different models showed that the Middili and co-workers model can be the most suitable model due to its having the highest R2 and lowest ?2 , RMSE values. Conclusion: The findings of this study indicate that the drying process of sour cherry does not show any constant drying rate during dehydration using a microwave–vacuum dryer. Thus, microwave–vacuum drying has a high potential for dehydration of sour cherry and other food and agricultural products due to high efficiency and reasonably short proceesing times. Keywords: Modeling, Microwave – vacuum drying, Sour cherry, Thin-layer drying