Влияние ультразвуковой预处理 на кинетику конвективной сушки и качество какао (Theobroma cacao L.)
Influence of ultrasonic pretreatment on the convective drying kinetics and quality of cocoa (Theobroma cacao L.)
Delgado, Monica Alexandra, Campo, Yesenia
Аннотация (перевод)
Предпосылки: Конвективная сушка какао (Theobroma cacao L.) является ключевым этапом его переработки, и применение ультразвука (УЗ) может представлять инновационную технологию для оптимизации этого процесса. Цели: Оценить влияние ультразвуковой预处理 (40 кГц/130 Вт в течение 10, 20 и 30 минут) на конвективную сушку какао (60 °C, 2 м/с) путём описания кинетики сушки, определения эффективной диффузии и энергии активации, а также выявления наиболее подходящей математической модели для описания процесса. Методы: Были использованы пять моделей тонкого слоя на основе второго закона Фика для длинных периодов, применяя отношение влажности в качестве независимой переменной. Экспериментальные данные были аппроксимированы этими моделями для определения кинетики сушки и коэффициентов массопередачи. Результаты: УЗ значительно увеличил (p>0.05) скорость сушки во всех обработанных образцах, сократив время сушки в среднем на 52% по сравнению с контролем. Модель Page оказалась наиболее подходящей для прогнозования экспериментальных кривых сушки, объясняя от 98,1% до 99,2% дисперсии. Применение УЗ увеличило как эффективную диффузию, так и коэффициент массопередачи, достигнув потери массы 92% от начальной массы. Заключение: УЗ представляет собой экономически эффективную технологию для какао-промышленности, улучшающую производственные сроки и достигающую значительной экономии энергии при сохранении качества продукции
Оригинальная аннотация
Background: Convective drying of cocoa (Theobroma cacao L.) is a critical stage in its processing, and ultrasound (US) application may represent an innovative technology to optimize this process. Objectives: To evaluate the effect of ultrasound pretreatment (40 kHz/130 W for 10, 20 and 30 minutes) on the convective drying of cocoa (60 °C, 2 m/s), through the description of the drying kinetics, the determination of the effective diffusion and activation energy, as well as the identification of the most appropriate mathematical model to represent the process. Methods: Five thin-layer mathematical models based on Fick's second law for long periods were used, employing the moisture ratio as an independent variable. Experimental data were adjusted to these models to determine drying kinetics and mass transfer coefficients. Results: US significantly increased (p>0.05) the drying speed in all treated samples, reducing drying time by an average of 52% compared to the control. The Page model was the most appropriate for predicting experimental drying curves, explaining between 98.1% and 99.2% of the variance. The US application increased both the effective diffusivity and the mass transfer coefficient, achieving a 92% weight loss compared to the initial weight. Conclusions: The US is a cost-effective technology for the cocoa industry, improving production times and achieving significant energy savings while maintaining product quality
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/8d47fba9-c91c-41c6-a92d-76d29f25a514