Mathematical modeling of Actinidia arguta (kiwiberry) drying kinetics

• Autorzy: Bialik M. , Gondek E. , Wiktor A. , Latocha P. , Witrowa-Rajchert D.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2017-0031

Warianty tytułu

PL

Modelowanie kinetyki procesu suszenia owoców mini kiwi (Actinidia arguta)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Consumers and scientists exhibit a growing interest in bioactive ingredients of natural origin with strong pro-health effects. Such properties have been found in fruits of of Actinidia argute, commonly known as kiwiberry (mini kiwi or hardy kiwi). Appropriate methods and parameters of the drying process enable obtaining a product with preserved high pro-health properties. The obejctive of this paper was to study the influence of the selected drying methods on the drying kinetics of actinidia. Commonly known mathematical models were used to describe the process. The kinetics of convective, microwave-convective, infrared and vacuum drying was investigated. The process was performed until samples reached dimensionless moisture ratio (MR) of 0.02. The quickest method was vacuum drying reaching moisture ratio target after 286 min, and the slowest was convective drying characterized by 1352 min of drying. In general, Midilli et al.’s model was evaluated as the most adequate for description of the moisture transfer in the fruit samples.

PL

W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie naukowców i konsumentów bioaktywnymi składnikami żywności o silnym działaniu prozdrowotnym. Takie właściwości stwierdzono w owocach aktinidii (Actinidia arguta), powszechnie znanej, jako mini kiwi. Wykazano, że suszenie jest dobra metodą utrwalania owoców i pozwala uzyskać produkt o zachowanych wysokich właściwościach prozdrowotnych, pod warunkiem doboru odpowiedniej dla surowca metody i parametrów procesu. Celem pracy było zbadanie wpływu wybranych metod suszenia na kinetykę suszenia owoców aktinidii. Do opisu procesu wykorzystano powszechnie znane modele, dostępne w literaturze matematyczne. Badano kinetykę suszenia: konwekcyjnego, mikrofalowo-konwekcyjnego, podczerwonego i próżniowego. Proces prowadzono do momentu uzyskania próbek o bezwzględnym współ- czynniku wilgotności (MR) wynoszącym 0,02. Stwierdzono ze najszybszą metodą było suszenie próżniowe, które pozwoliło osiągnąć docelowy współczynnik MR po 286 minutach, a najwolniejszą było suszenie konwekcyjne, po 1352 min suszenia. Spośród analizowanych modeli matematycznych, najbardziej odpowiedni do opisu kinetyki suszenia mini kiwi był model Midilliego.

Słowa kluczowe

EN

mini kiwi; Actinidia arguta; drying; mathematical modeling; water diffusion coefficient

PL

mini kiwi; Actinidia arguta; suszenie; modelowanie matematyczne; współczynnik dyfuzji wody

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 21, No. 4
• Strony: 5--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bialik M.

• Departmeny of Food Engineering and Process Management, Warsaw University of Life Sciences

autor

Gondek E.

• Departmeny of Food Engineering and Process Management, Warsaw University of Life Sciences

autor

Wiktor A.

• Departmeny of Food Engineering and Process Management, Warsaw University of Life Sciences

autor

Latocha P.

• Department of Environmental Protection, Warsaw University of Life Sciences

autor

Witrowa-Rajchert D.

• Departmeny of Food Engineering and Process Management, Warsaw University of Life Sciences

Bibliografia

• Aghbashlo, M., Kianmehr, M.H., Samimi-Akhijahani, H. (2008). Influence of drying conditions on the effective moisture diffusivity, energy of activation and energy consumption during the thin-layer drying of beriberi fruit (Beriberidaceae). Energy Conversion and Management 49, 2865-2871.
• Arslan, D., Özcan, M.M., Okyay Mengeş, H. (2010). Evaluation of drying methods with respect to drying parameters, some nutritional and colour characteristics of peppermint (Menthapiperita L.). Energy Conversion and Management, 51, 2769-2775.
• Basile, A., Giorgano, S., Lopez-Saez, J.A., Cobianchi, C. (1999). Antibacterial activity of pure flavonoids isolated from mosses. Phytochemistry, 52, 1479-1482.
• Chin, S.K., Siew, E.S., Soon, W.L. (2015). Drying characteristics and quality evaluation of kiwi slices under hot air natural convective drying method. International Food Research Journal, 22(6), 2188-2195.
• Ciurzyńska, A., Piotrowski, D., Lenart, A., Łukasik, P. (2012). Sorption Properties of Vacuum-Dried Strawberries. Drying Technology, 30, 850-858.
• Crank, J. (1975). The mathemacics of diffusion. Drying Technology, 30, 347.
• Demir, V., Gunhan, T., Yagcioglu, A.K., Degirmencioglu, A. (2004). Mathematical modeling and the determination of some quality parametersof air-dried bay leaves. Biosystems Engineering, 88(3), 325-335.
• Duttaroy, A.K., Jørgensen, A. (2004). Effects of kiwifruit consumption on platelet aggregation and plasma lipids in healthy human volunteers. Platelets, 15(5), 287-292.
• Janowicz, M., Lenart A. (2007). Rozwój i znaczenie operacji wstępnych w suszeniu żywności. Właściwości Fizyczne Suszonych Surowców i Produktów Spożywczych, Komitet Agrofizyki PAN, Wydawnictwo Naukowe FRNA, Lublin, 15-33.
• Lewicki, P.P. (2006). Design of hot air drying for better foods. Trends Food Science Technology, 17(4), 153-163.
• Latocha, P. (2012). Some morphological and biological features of ‘Bingo’ - a new hardy kiwifruit cultivar from Warsaw University of Life Sciences (WULS) in Poland. Rocznik Polskiego Towarzystwa Dendrologicznego, 60, 61-67.
• Latocha, P., Krupa, T., Wołosiak, R., Worobiej, E., Wilczak, J. (2010). Antioxidant activity and chemical difference in fruit of different Actinidia sp. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 61(4), 381-394.
• Latocha, P., Wołosiak, R., Worobiej, E., Krupa, T. (2013). Clonal differences in antioxidant activity and bioactive constituents of hardy kiwifruit (Actinidia arguta) and its year-to-year variability. Journal of the Science of Food and Agriculture, 93, 1412-1419.
• Maritza, A.M., Sabah, M., Anaberta, C.-M., Montejano-Gaitán, J. G., Allaf, K. (2012). Comparative study of various drying processes at physical and chemical properties of strawberries. Procedia Engineering, 42, 267-282.
• Midilli, A., Kucuk, H., Yapar, Z. (2002). A new model for single layer drying. Drying Technology, 1503-1513.
• Rahman, M.S., Perera, C.O., Thebaud, C. (1997). Desorption isotherm and heat pump drying kinetics of peas. Food Research International, 30, 485-491.
• Ramaswamy, H.S., Nsonzi, F. (1998). Convective air drying kinetics of osmotic ally pre-treated blueberries. Drying Technology, 16, 743-759.
• Rush, E.C., Patel, M., Plank, L.D., Ferguson LR. (2002). Kiwifruit promotes laxation in the elderly. Asia Pacific Journal Clinical Nutrition, 11(2), 164-168.
• Sarimeseli, A. (2011). Microwave drying characteristics of coriander (Coriandrum sativum L.) leaves. Energy Conversion and Management, 52, 1449-1453.
• Sękowski, B. (1993). Pomologia systematyczna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2, 172-175.
• Soysal, Y., Öztekin, S., Eren, Ö. (2006). Microwave drying of parsley: Modeling, kinetics, and energy aspects. Biosystems Engineering, 93, 403-413.
• Strumiłło, C. (2005). On perspective developments in drying. Materiały z Sympozjum “Proceedings of the 11th Polish Drying Symposium XI PSS”, Poznań, Polska, 13-16 September 2005, materials provided on CD.
• Thuwapanichayanan, R., Prachayawarakorn, S., Kunwisawa, J., Soponronnarit, S. (2011). Determination of effective moisture diffusivity and assessment of quality attributes of banana slices during drying. LWT - Food Science and Technology, 44(1), 1502-1510.
• Vega-Gálvez, A., Miranda, M., Díaz, L. P., Lopez, L., Rodriguez, K., Di Scala, K. (2010). Effective moisture diffusivity determination and mathematical modelling of the drying curves of the olivewaste cake. Bioresource Technology, 101, 7265-727.
• Vega-Gálvez, A., Miranda, M., Clavería, R., Quispe, I., Vergara, J., Uribe, E., Paez, H., Di Scala, K. (2011). Effect of air temperature on drying kinetics and quality characteristics of osmotreated jumbo squid (Dosidicus gigas). LWT, Food Science and Technology, 44(1), 16-23.
• Wang, C.Y., Singh, R.P. (1978). Use of variable equilibrium moisture content in modeling rice drying. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 11, 668-672.
• Wiktor, A., Iwaniuk, M., Śledź, M., Nowacka, M., Chudoba, T., Witrowa-Rajchert, D. (2013). Drying Kinetics of Apple Tissue Treated by Pulsed Electric Field. Drying Technology, 31, 112-119.
• Wiktor, A., Łuczywek, K., Witrowa-Rajchert, D. (2012a). Modelowanie matematyczne kinetyki suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liści bazylii. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 570, 127-141.
• Wiktor, A., Nowacka, M., Śledź, M., Selke, M., Witrowa-Rajchert, D. (2012b). Kinetyka suszenia konwekcyjnego wspomaganego ogrzewaniem mikrofalowym miąższu jabłka - dobór modelu matematycznego. Nauki Inżynierskie i Technologie, 4(7), 99-111.

Uwagi

Opracowanie w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).