Mathematical modeling of dehydration of 'Fuji' and 'Gala' apples slices using infrared

Abstract

The objective of this work was to determine and model the infrared dehydration curves of apple slices - Fuji and Gala varieties. The slices were dehydrated until constant mass, in a prototype dryer with infrared heating source. The applied temperatures ranged from 50 to 100 °C. Due to the physical characteristics of the product, the dehydration curve was divided in two periods, constant and falling, separated by the critical moisture content. A linear model was used to describe the constant dehydration period. Empirical models traditionally used to model the drying behavior of agricultural products were fitted to the experimental data of the falling dehydration period. Critical moisture contents of 2.811 and 3.103 kgw kgs^-1 were observed for the Fuji and Gala varieties, respectively. Based on the results, it was concluded that the constant dehydration rates presented a direct relationship with the temperature; thus, it was possible to fit a model that describes the moisture content variation in function of time and temperature. Among the tested models, which describe the falling dehydration period, the model proposed by Midilli presented the best fit for all studied conditions.

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de determinar e modelar as curvas de desidratação por infravermelho de fatias de maçã das cultivares Fuji e Gala. As fatias foram desidratadas até atingir massa constante, em um secador protótipo com fonte de aquecimento por infravermelho, utilizando-se uma faixa de temperatura de 50 a 100 °C. Devido às características físicas do produto, a desidratação foi dividida em dois períodos, constante e decrescente, separados por um teor de água crítico. Para a modelagem do período de desidratação constante, utilizou-se um modelo linear. Aos dados experimentais do período decrescente de desidratação, foram ajustados modelos empíricos tradicionalmente utilizados para modelagem do processo de secagem de produtos agrícolas. Foi obtido um teor de água crítico de 2,811 e 3,103 kgw kgs^-1 para as cultivares Fuji e Gala, respectivamente. Pelos resultados obtidos, concluiu-se que a taxa de desidratação constante apresentou uma relação direta com a temperatura, possibilitando ajustar um modelo que descreve a variação do teor de água em função do tempo e da temperatura. Dentre os modelos utilizados para descrever o período decrescente de desidratação, o proposto por Midilli foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, para todas as condições estudadas.