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Estimation of effective water vapour diffusion and mass transfer during quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) drying
Estimación de la difusión efectiva de vapor de agua y de la transferencia de masa durante el secado de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)
DOI:
https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v41n2.108843Keywords:
grain, drying, effective diffusion, GAMS (en)grano, secado, difusividad efectiva, GAMS (es)
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This study shows the modeling of the convective drying operation of quinoa (Chenopodium quinoa Willd. var. Hualhuas) grains implemented in the General Algebraic Modeling System (GAMS) software. The proposed model was based on Fick’s second law. The drying experiences were carried out using a pilot-scale oven. The drying air conditions were: 40, 60, and 80°C and 0.2 and 0.7 m s-1. The mathematical modeling was employed to describe the behavior of the drying operation according to variations of the average moisture over time. The effective diffusivity of moisture and mass transfer were studied for the different operating conditions. The model was validated by experimental data. It was possible to model the quinoa grains drying process, obtaining a high precision between the experimental and estimated values. Quinoa drying curves can be represented properly by the studied model. In the operating ranges tested, the effective diffusivity values of moisture were between 2.52 10-10 and 1 10-9 m2 s-1 and the mass transfer values were between 7.20 and 11.47 cm s-1. The effective diffusivity (Deff) showed significant differences (P<0.05) with the speed of the drying air, while the mass transfer coefficient (k) was significantly affected (P<0.05) by the temperature of the drying air.
Este estudio presenta la modelización de la operación de secado convectivo de granos de quinoa (Chenopodium quinoa
Willd. var. Hualhuas) implementado en el Software GAMS (General Algebraic Modeling System). El desarrollo del mismo se basó en la ley de difusión de Fick. Las experiencias de secado se realizaron utilizando una estufa a escala piloto. Las condiciones del aire de secado fueron: 40, 60 y 80°C y 0.2 y 0.7 m s-1. El modelado matemático se empleó para describir el comportamiento de la operación de secado en función de las variaciones de la humedad promedio con el tiempo. Se estudió la difusividad efectiva y la transferencia de masa para las diferentes condiciones operativas. El modelo propuesto se validó con datos experimentales. Se obtuvo un ajuste adecuado entre los valores experimentales y los estimados, lo cual demuestra que el modelo propuesto se puede aplicar a la descripción precisa de las curvas de secado experimentales para granos de quinoa. En los rangos operativos ensayados, se obtuvieron valores de la difusividad efectiva de la humedad comprendidos entre 2.52 10-10 y 1 10-9 m2 s-1 y del coeficiente de transferencia de masa entre 7.20 y 11.47 cm s-1. La difusividad efectiva (Deff) presentó diferencias significativas (P<0.05) con la velocidad del aire de secado, mientras que la transferencia de masa (k) fue afectada significativamente (P<0.05) con la temperatura del aire de secado.
References
Aravindakshan, S., Nguyen, T. H. A., Kyomugasho, C., Buvé, C., Dewettinck, K., Van Loey, A., & Hendrickx, M. E. (2021). The impact of drying and rehydration on the structural properties and quality attributes of pre-cooked dried beans. Foods, 10(7), Article 1665. https://doi.org/10.3390/foods10071665 DOI: https://doi.org/10.3390/foods10071665
Bravo, J., Sanjuán, N., Ruales, J., & Mulet, A. (2009). Modeling the dehydration of apple slices by deep fat frying. Drying Technology, 27(6), 782–786. https://doi.org/10.1080/07373930902828187 DOI: https://doi.org/10.1080/07373930902828187
Carciochi, R. A. (2014). Obtención de ingredientes alimenticios con capacidad antioxidante mejorada por aplicación de distintos procesos a semillas de quinoa (Chenopodium quinoa) [Doctoral dissertation, Universidad de Buenos Aires, Facultad de Farmacia y Bioquímica]. http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?e=q-10000-00---off-0posgraafa--00-2----0-10-0---0---0direct-10--SU--4-------0-1l--10-es-Zz-1---20-about-Antioxidante--00-3-1-00-00--4--0--0-0-01-00-0utfZz-8-00&a=d&c=posgraafa&srp=0&srn=0&cl=search&d=HWA_938
Castro, E. (2010). Harina y aceite de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) de la región VI. http://repositorio.uchile.cl/bitstream/handle/2250/121448/Harina_y_aceite_de_Quinoa%5B1%5D.pdf?sequence=1
Cerezal Mezquita, P., Urtuvia Gatica, V., Ramírez Quintanilla, V., Romero Palacios, N., & Arcos Zavala, R. (2011). Desarrollo de producto sobre la base de harinas de cereales y leguminosa para niños celíacos entre 6 y 24 meses; I: Formulación y aceptabilidad. Nutrición Hospitalaria, 26(1), 152–160. https://doi.org/10.3305/nh.2011.26.1.4862
Chua, B. L., & Chen, Y. L. (2018). Solid-liquid extraction kinetics of total phenolic compounds (TPC) from red dates. MATEC Web of Conferences, 152, Article 01001. https://doi.org/10.1051/matecconf/201815201001 DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201815201001
Cuniberti, M. (2015). Almacenamiento de granos (silo bolsa) y calidad. INTA. Engormix.
Gallegos Ramos, J. R., Monrroy López, I. M., Mamani Huanca, I. L., Huayta Quipe, F., Rafael Mendoza, L. C., & Coyla Salazar, E. (2022). Determinación de las propiedades físicas de diez variedades de quinua (Chenopodium quínoa Willd), Ñawparisum, 4(1), 35–49. http://doi.org/10.47190/nric.v4i1.4 DOI: https://doi.org/10.47190/nric.v4i1.4
García Pacheco, Y., Cabrera Mercado, D., Ballestas Santos, J. A., & Campo Arrieta, M. J. (2019). Efecto de diferentes tratamientos térmicos sobre las propiedades tecfuncionales de la harina de fríjol blanco (Phaseolus lunatus L.) y la determinación de su potencial uso agroalimentario. INGE CUC, 15(2), 132–143. https://doi.org/10.17981/ingecuc.15.2.2019.13 DOI: https://doi.org/10.17981/ingecuc.15.2.2019.13
Garnero, S. (2006). Calidad intrínseca de los granos en la poscosecha [Master thesis, Universidad de Córdoba, Facultad de Ciencias Químicas]. http://www.edutecne.utn.edu.ar/tesis/calidad_intrinseca_granos.pdf
Haripriya, R., Chua, B. L., Chen, Y. L., Ameena, A., & Choo, C. O. (2021). Pre-treatment temperature and multi-response surface optimisation of ultrasound-assisted extraction of antioxidants from red dates. Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences, 9(S1), S148–S160. https://doi.org/10.18006/2021.9(Spl-1-GCSGD_2020).S148.S160 DOI: https://doi.org/10.18006/2021.9(Spl-1-GCSGD_2020).S148.S160
Jacobsen, S. E., & Stolen, O. (1993). Quinoa - Morphology, phenology and prospects for its production as a new crop in Europe. European Journal of Agronomy, 2(1), 19–29. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(14)80148-2 DOI: https://doi.org/10.1016/S1161-0301(14)80148-2
Janampa Arango, M. N. (2017). Efecto de las variables de presión, temperatura y tiempo en la obtención de quinua (Chenopodium quinoa Willd) cocida variedad dura [Undegraduate thesis, Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga, Perú]. UNSCH Repository: http://repositorio.unsch.edu.pe/handle/UNSCH/3341
Mills, A. F., & Coimbra, C. F. M. (2015). Basic heat and mass transfer. Temporal Publishing, LLC.
Moscon, E. S., Blum, L. E. B., Spehar, C. R., Martin, S., Fagioli, M., Dias Neto, & J. J. (2020). Kinetics and quality of quinoa seeds after drying and during storage. Journal of Agricultural Science, 12(2), 71–78. https://doi.org/10.5539/jas.v12n2p71 DOI: https://doi.org/10.5539/jas.v12n2p71
Neji, C., Semwal, J., Kamani, M. H., Máthé, E., & Sipos, P. (2022). Legume protein extracts: The relevance of physical processing in the context of structural, techno-functional and nutritional aspects of food development. Processes, 10(12), Article 2586. https://doi.org/10.3390/pr10122586 DOI: https://doi.org/10.3390/pr10122586
Noroña Gamboa, L. D. (2018). Cinética de secado de cereales provenientes de la Región Centro del Ecuador [Undegraduate thesis, Universidad Universidad Técnica de Ambato, Ecuador]. UTA Repository: https://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/28372.
Ortega Guerrero, K., Hernández Duque, D. C., & Acosta Zuleta, H. (2013). Desarrollo y caracterización de un producto libre de gluten a base de harinas de maíz, arroz y quinua. Revista de la Asociación Colombiana de Ciencia y Tecnología de Alimentos, 22(29), 47–60. https://alimentoshoy.acta.org.co/index.php/hoy/article/view/231
Pagano, A. M., & Mascheroni, R. H. (2011). Modeling simultaneous heat and mass transfer in an amaranth grain during drying: a finite element approach. Mecánica Computacional, 30, 1645–1668.
Paquita Ninaraqui, R. (2015). Efecto del escaldado y temperatura en la cinético de secado delas hojas de quinua (Chenopodium quinoa Willd), variedad Salcedo Inia [Undegraduate thesis, Universidad Nacional del Altiplano, Facultad de Ciencias Agrarias]. https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/3274641
Perry, R. H., Green, D. W., & Maloney, J. O. (1992). Perry. Manual del Ingeniero Químico. Naucalpan de Juárez. McGraw Hill.
PROINPA. (2011). La quinua: cultivo milenario para contribuir a la seguridad alimentaria mundial. Conferencia de la FAO para proponer la declaración del “Año internacional de la quinua”. https://www.fao.org/3/aq287s/aq287s.pdf
Ramos Gómez, J. F., & Peña Rivera, A. O. (2019). Deshidratación de quinua (Chenopodium quinoa Willd) asistido por infrarrojo. Infinitum, 9(2), 99–105. https://doi.org/10.51431/infinitum.v9i2.576 DOI: https://doi.org/10.51431/infinitum.v9i2.576
Singh, R. P., & Heldman, D. R. (2008). Introduction to Food Engineering. Academic Press.
Sozzi, A., Zambon, M., Mazza, G., & Salvatori, D. (2021). Fluidized bed drying of blackberry wastes: Drying kinetics, particle characterization and nutritional value of the obtained granular solids. Powder Technology, 385, 37–49. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.02.058 DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.02.058
Vega Gálvez, A., San Martin, R., Sanders, M., Miranda, M., & Lara, E (2010). Characteristics and mathematical modeling of convective drying of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.): Influence of temperature on the kinetic parameters. Journal of Food Processing and Preservation, 34(6), 945–963. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2009.00410.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2009.00410.x
Vilche, C., Gely, M., & Santalla, E. (2003). Physical properties of quinoa seeds. Biosystems Engineering, 86(1), 59–65. https://doi.org/10.1016/S1537-5110(03)00114-4 DOI: https://doi.org/10.1016/S1537-5110(03)00114-4
Wahengbam, E. D., Abdul, S., & Hazarika, M. K (2019). Water uptake in brown rice during soaking for production of no-cooking rice. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 21(3), 138–149. https://cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/view/4608
Zhou, M., Chen, Q., Bi, J., Wang, Y., & Wu, X. (2017). Degradation kinetics of cyanidin 3-O-glucoside and cyanidin 3-Orutinoside during hot air and vacuum drying in mulberry (Morusalba L.) fruit: A comparative study based on solid food system. Food Chemistry, 229, 574–579. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.02.131 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.02.131
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