Experimental and Modeling Investigation of Mass Transfer during Infrared Drying of Kumquat Slices

Kızılötesi Kurutma Sırasında Kumkuat Dilimlerinin Kütle Transferinin Deneysel ve Modelleme İncelemesi

Abstract

In this work, mass transfer of kumquat slices was investigated during infrareddrying. The effect of the infrared radiation power (50-88 W) on the dryingcharacteristics of the kumquat slices was evaluated as the drying parameter. It wasdetermined that the infrared power affected the drying and colour characteristics ofkumquat slices and drying time decreased with increased infrared power. Five differentmathematical models were evaluated for moisture ratios using nonlinear regressionanalysis. The results of regression analysis indicated that the Midilli & Kucuk model isthe best model to describe the drying behaviour with the lowest 2 and RMSE valuesand highest R2 values. The effective moisture diffusivity at each infrared power wasdetermined by Fick’s second law of diffusion, an increase in the power led to increase inthe effective moisture diffusivity between 8.31×10−9 and 1.89×10−8 m2/s. Thedependence of effective moisture diffusivity on infrared power was expressed by amodified Arrhenius type equation. Activation energy was estimated by a modifiedArrhenius type equation as 1.92 kW/kg. A positive effect was observed on the ΔE withincreasing in infrared power and with rising in infrared radiation power it wasdecreased. Whereas, it was observed that the chroma values increased with rising ininfrared radiation power.

Özet

Bu çalışmada, kızılötesi kurutma sırasında kumkuat dilimlerinin kütle transferi araştırılmıştır. Kurutma parametresi olarak kızılötesi radyasyon gücünün (50-88 W) kumkuat dilimlerinin kurutma karakteristiği üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Kızılötesi gücün, kumkuat dilimlerinin kurumasını ve renk özelliklerini etkilediği ve kuruma süresinin artan kızılötesi güç ile azaldığı belirlenmiştir. Doğrusal olmayan regresyon analizi kullanılarak beş farklı matematiksel model nem oranları için değerlendirilmiştir. Regresyon analiz sonuçları Midilli & Kucuk modelinin en düşük 2 ve RMSE değerleri ve en yüksek R2 değerleri ile kurutma davranışını tanımlayan en iyi model olduğunu göstermiştir. Her bir kızılötesi güçteki efektif nem difüzyonu, Fick’in ikinci difüzyon yasası ile belirlenmiştir, güçteki artış efektif nem difüzyonunda 8.31×10−9 ve 1.89 10−8 m2 /s arasında artışa yol açmıştır. Efektif nem difüzyonun kızılötesi güçe bağımlılığı modifiye bir Arrhenius tipi denklem ile ifade edilmiştir. Aktivasyon enerjisi modifiye Arrhenius tipi denklem ile 1.92 kW/kg olarak hesaplanmıştır. Kızılötesi güçteki artma ile ΔE'de pozitif bir etki gözlemlenmiş ve kızılötesi radyasyon gücündeki yükselme ile bu etki azalmıştır. Bununla birlikte kızılötesi radyasyon gücündeki yükselmenin chroma değerlerini artırdığı gözlenmiştir.