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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.
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