SIMULACIÓN MATEMÁTICA DEL PROCESO DE SECADO DE LA GRACILARIA CHILENA (GRACILARIA CHILENSIS)

Vega Gálvez, Antonio; Tello Ireland, Cristian; Lemus Mondaca, Roberto

doi:10.4067/S0718-33052007000100008

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Ingeniare. Revista chilena de ingeniería

versión On-line ISSN 0718-3305

Ingeniare. Rev. chil. ing. v.15 n.1 Arica abr. 2007

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-33052007000100008

Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, vol. 15 N^o 1, 2007, pp. 55-64

SIMULACIÓN MATEMÁTICA DEL PROCESO DE SECADO DE LA GRACILARIA CHILENA (GRACILARIA CHILENSIS)

MATHEMATICAL SIMULATION OF DRYING PROCESS OF CHILEAN GRACILARIA (GRACILARIA CHILENSIS)

Antonio Vega Gálvez¹ Cristian Tello Ireland¹ Roberto Lemus Mondaca¹

1 Departamento de Ingeniería en Alimentos. Universidad de La Serena. Casilla 599. La Serena, Chile, e-mail: avegag@userena.cl

RESUMEN

El objetivo de este trabajo es estudiar y modelar la cinética de secado por aire caliente del alga Gracilaria (Gracilaria chilensis) utilizando un secador convectivo diseñado y construido en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de La Serena a cinco temperaturas de bulbo seco (30, 40, 50, 60 y 70^oC) y velocidad de aire de 2.0±0.2 m.s^-1. Para el modelado matemático se utilizan tres modelos empíricos (Newton, Henderson-Pabis & Page). Durante el experimento se observa solamente el periodo de velocidad decreciente, por lo que se utiliza la ecuación de la segunda Ley de Fick para el cálculo de la difusividad efectiva de agua. El proceso de secado presenta humedades finales entre 0.096 g agua/g m.s y 0.061 g agua/g m.s para 30^oC y 70^oC, respectivamente. Tanto la difusividad como los parámetros cinéticos k1, k2 y k3 de los modelos propuestos presentan dependencia con la temperatura y al evaluarlos con la ecuación de Arrhenius se obtienen energías de activación de 39.92, 33.85, 33.49 y 33.83 kJ·mol^-1, respectivamente. De acuerdo a los análisis estadísticos que se utilizan (r2, SSE, RMSE y X²), el modelo de Page muestra la mejor calidad de ajuste sobre los datos experimentales, otorgando así una buena herramienta para el modelado de la cinética de secado industrial de la Gracilaria chilensis y el cálculo del tiempo de secado a diferentes temperaturas, con el fin de alcanzar un contenido de humedad comercial aceptable internacionalmente.

Palabras clave: Gracilaria, secado, difusividad, Arrhenius, Page.

ABSTRACT

The aim of this research is to study and to model the hot air drying kinetics of Gracialaria algae (Gracilaria chilensis), using a convective drier -designed and built at the Faculty of Engineering of Universidad de La Serena- at five dry bulb temperatures (30, 40, 50, 60 and 70^oC) and an air velocity of 2.0 ± 0.2 m.s^-1. Three empirical models are used for the mathematic modeling (Newton, Henderson-Pabis & Page). During the experiment, only a falling rate period is observed, hence the Fick's second law equation is used to estimate the effective water diffusivity. The drying process shows final moisture contents between 0.096 g water/g d.b. and 0.061 g water/g d.b. for 30^oC and 70^oC, respectively. Both diffusivity and kinetic parameters k1, k2 and k3 of the proposed models show dependence on temperature, and when being evaluated by the Arrhenius equation, activation energies of 39.92, 33.85, 33.49 and 33.83 kJ·mol^-1 are obtained, respectively. According to the statistical analyses used (r2, SSE, RMSE and X²), the Page model shows the best fit quality on experimental data, thus being considered an excellent tool for the kinetic modeling of industrial drying processing of Gracilaria chilensis and the estimation of drying time at different temperatures, in order to achieve a commercial moisture content to be acceptable abroad.

Keywords: Gracilaria, drying, diffusivity, Arrhenius, Page.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dirección de Investigación de la Universidad de La Serena (DIUILS) por el financiamiento otorgado para esta investigación.

REFERENCIAS

[1] I. Gómez, F. Figueroa, P. Huovinen, N. Ulloa, V. Morales. "Photosynthesis of the red alga Gracilaria chilensis under natural solar radiation in an estuary in southern Chile". Aquaculture. Vol. 224. N^o 1-4, pp 369-382. 2005.

[2] Sernapesca. Servicio Nacional de Pesca, Chile. Visitada en Mayo de 2004. Disponible en: http://www.sernapesca.cl

[3] IFOP. Instituto de Fomento Pesquero, Chile. Visitada en mayo de 2004. Disponible en: <http://www.ifop.cl>

[4] L.A. Mohamed, M. Kouhila, S. Lahsasni, A. Jamali, A. Idliman, M. Rhazi, M. Aghfir, M. Mahrouz. "Equilibrium moisture content and heat of sorption of Gelidium sesquipedale". Journal of Stored Products Research. Vol. 41 N^o 2, pp. 199-209. 2005.

[5] D. Barbanti, D. Mastrocola, C. Severini. "Air drying of plums: a comparison among twelve cultivars". Sciences des Aliments. Vol. 14 N^o 1, pp. 61-73. 1994.

[6] I. Doymaz. "Drying kinetics of white mulberry". Journal of Food Engineering. Vol. 61 N^o 3, pp. 341-346. 2004.

[7] M.K. Krokida, V.T. Karanthanos, Z.B. Maroulis, D. Marinos-Kouris. "Drying kinetics of some vegetables". Journal of Food Engineering. Vol. 59 N^o 4, pp. 391-403. 2003.

[8] E.K. Akpinar. "Determination of suitable thin layer drying curve model for some vegetables and fruits". Journal of Food Engineering. Vol. 73 N^o 1, pp. 75-84. 2005.

[9] F. Kaymak-Ertekin. "Drying and rehydration kinetics of green and red peppers". Journal of Food Science. Vol. 67 N^o 1, pp. 168-175. 2002.

[10] S. Simal, A. Femenia, M.C. Garau, C. Roselló. "Use of exponential, Page's and difusional models to simulate the drying kinetics of kiwi fruits". Journal of Food Engineering. Vol. 66 N^o 3, pp. 323-328. 2005.

[11] A. Vega y R. Lemus. "Modelado de la cinética de secado de la papaya chilena (Vasconcellea pubescens)". Revista Información Tecnológica. Vol. 27 N^o 3, pp. 23-31. 2006.

[12] A.O.A.C. "Official Method of Analysis". Association of Official Analytical Chemists. N^o 934.06. Arlington, USA. 1990.

[13] W. Spiess and W. Wolf. "The results of the COST 90 project on water activity". In Physical Properties of Foods. Eds R. Jowitt et al. Applied Science Publisher. London, pp. 65. 1983.

[14] A. Vega, A. Andrés y P. Fito. "Modelado de la cinética de secado del pimiento rojo (Capsicum Annuum L.) cv Lamuyo. Revista Información Tecnológica. Vol. 16 N^o 6, pp. 3-11. 2005.

[15] E.O. Timmermann, J. Chirife and H.A. Iglesias. "Water sorption isotherm of foods and foodstuffs: BET or GAB parameters?". Journal of Food Engineering. Vol. 48 N^o 1, pp. 19-31. 2001.

[16] J. Crank. "The mathematical of diffusion". 2nd Ed. London. Oxford University Press. 1975.

[17] I.T. Togrul and D. Pehlivan. "Modelling of drying kinetics of single apricot". Journal of Food Engineering. Vol. 58 N^o 1, pp. 23-32. 2003.

[18] S.J. Babalis and V.G. Belessiotis. "Influence of the drying conditions on the drying constants and moisture diffusivity during the thin-layer drying of figs". Journal of Food Engineering. Vol. 65 N^o 3, pp. 449-458. 2004.

[19] I. Doymaz. "Drying characteristics and kinetics of okra". Journal of Food Engineering. Vol. 69 N^o 3, pp. 275-279. 2005.

[20] G. Mwithiga and J.O. Olwal. "The drying kinetics of kale (Brassica oleracea) in a convective hot air dryer". Journal of Food Engineering. Vol. 71 N^o 4, pp. 373-378. 2005.

[21] I. Doymaz. "Thin-layer drying behavior of mint leaves". Journal of Food Engineering. Vol. 74 N^o 3, pp. 370-375. 2006.

[22] S.S.H. Rizvi. "Thermodynamic properties of food in dehydration". M.A. Rao and S.S.H. Rizvi (Eds). Engineering Properties of Foods. 2nd Edition Revised and Expanded. New York Marcel Dekker, Inc. pp 223-309. 1995.

[23] P.C. Panchariya, D. Popovic and A.L. Sharma. "Thin-layer modeling of black tea drying process". Journal of Food Engineering. Vol. 52 N^o 4, pp. 349-357. 2002.

[24] W. Senadeera, B.R. Bhandari, G. Young and B. Wijesinghe. "Influence of shapes of selected vegetable material son drying kinetics during fluidized bed drying". Journal of Food Engineering. Vol. 58 N^o 3, pp. 277-283. 2003.

[25] V.T. Karathanos and V.G. Belessiotis. "Application of a thin-layer equation to drying data of fresh and semi-dried fruits". Journal of Agricultural Engineering Research. Vol. 74 N^o 4, pp. 335-361. 1999.

[26] D. Velic, M. Planinic, S. Tomas and M. Bilis. "Influence of airflow velocity on kinetics of convection apple drying". Journal of Food Engineering. Vol. 64 N^o 1, pp. 97-102. 2004.

[27] S. Azzouz, A. Guizani, W. Jomaa and A. Belghith. "Moisture diffusivity and drying kinetic equation of convective drying of grapes". Journal of Food Engineering. Vol. 55 N^o 4, pp. 323-330. 2002.

Recibido 8 de agosto de 2006, aceptado 7 de noviembre de 2006