Volumetric contraction and drying kinetics of <i>Musa
                     sapientum</i> slices

Leite, Anna Letícia Moron Pereira; Silva, Fabrício Schwanz da; Porto, Alexandre Gonçalves; Piasson, Diego; Santos, Philipe dos

doi:10.1590/1983-40632015v4530270

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Pesquisa Agropecuária Tropical

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Sumário

Ciência e Tecnologia de Alimentos • Pesqui. Agropecu. Trop. 45 (2) • Apr-Jun 2015 • https://doi.org/10.1590/1983-40632015v4530270 copy

Volumetric contraction and drying kinetics of Musa sapientum slices

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ABSTRACT

Drying is a method employed in food preservation, which influences the preservation time, quality and durability of these products. This study aimed to characterize the drying kinetics and evaluate the shrinkage of Musa sapientum slices, under temperatures of 40-60 ºC. The mathematical models used to analyze drying were diffusion approximation, two terms, Midilli & Kucuk and Thompson, while the ones used to evaluate shrinkage were Lozano, McMinn & Magee, Rovedo, Suarez & Viollaz and Ratti. The model that best fitted the experimental drying data was Midilli & Kucuk, for presenting the best coefficient of determination (R2) and the lowest average relative error (P) and estimate standard deviation (SE). For shrinkage, the best model was Ratti, due to its higher R2 and lower P and SE. The volume reduction (VR) presented an inverse relation with temperature. For temperatures of 40 ºC, 50 ºC and 60 ºC, the VR estimates with pachymeter were respectively 21.65 %, 19.46 % and 17.74 %, while the estimates with image were 27.74 %, 24.08 % and 22.50 %.

KEY-WORDS:
Musa sapientum ; dehydration; mathematical models

Designação do modelo	Modelo	Referência
Aproximação da difusão	RU = a exp(-kt) + (1 - a) exp(-kbt)	Menges & Ertekin (2006)MENGES, H. O.; ERTEKIN, C. Mathematical modeling of thin layer drying of Golden apples. Journal of Food Engineering, Oxford, v. 77, n. 1, p. 119-125, 2006.
Dois termos	RU = a exp(-k₀t) + b exp(-k₁t)	Dandamrongrak et al. (2002)DANDAMRONGRAK, R.; YOUNG, G.; MASON, R. Evaluation of various pre-treatmentes for the dehydration of banana and selection of suitable drying models. Journal of Food Engineering, Oxford, v. 55, n. 2, p. 139-146, 2002.
Midilli & Kucuk	RU = a exp (-ktⁿ) + bt	Midilli et al. (2002)MIDILLI, A.; KUCUK, H.; YAPAR, Z. A. New model for single-layer drying. Drying Technology, Nigde, v. 20, n. 7, p. 1503-1513, 2002.
Page	RU = exp (-ktⁿ)	Midilli et al. (2002)MIDILLI, A.; KUCUK, H.; YAPAR, Z. A. New model for single-layer drying. Drying Technology, Nigde, v. 20, n. 7, p. 1503-1513, 2002.
Thompson	RU = exp((-a-(a² + 4bt )^0,5)/ 2b)	Erterkin & Yaldiz (2004)

	Designação do modelo	Modelo	Referência
Linear	Lozano	S = b₁ U^* U*: teor de água do produto, decimal (b.s.); + b₂	Queiroz & Nebra (2001)QUEIROZ, M. R; NEBRA, S. A. Theoretical and experimental analysis of the drying kinetics of bananas. Journal of Food Engineering, Oxford, v. 4, n. 2, p. 127-132, 2001.
Linear	McMinn & Magee	S = (b₁ T + b₂) + (b₃ T + b₄) U ^* U*: teor de água do produto, decimal (b.s.);	McMinn & Magee (1997)MCMINN, W. A. M.; MAGEE, T. R. A. Physical characteristics of dehydrated potatoes: part I. Journal of Food Engineering, Oxford, v. 33, n. 1-2, p. 37-48, 1997.
Não linear	Rovedo et al.	S = b₁ + b₂ exp(-b₃ t)	Rovedo et al. (1997)ROVEDO, C. O.; SUAREZ, C.; VIOLLAZ, P. E. Kinetics of forced convective air drying of potato and squash slabs. Food Science and Technology International, Buenos Aires, v. 3, n. 4, p. 251-261, 1997.
Não linear	Ratti	S = b₁ + b₂ U ^* U: teor de água do produto, decimal (b.s.); + b₃ (U^ U: teor de água do produto, decimal (b.s.); )² + b₄(U^ U*: teor de água do produto, decimal (b.s.); )³	Ratti (1994)RATTI, C. Shrinkage during drying of foodstuffs. Journal of Food Engineering, Oxford, v. 23, n. 1, p. 91-105, 1994.

		Aproximação da difusão	Dois termos	Midilli & Kucuk	Thompson
R² (%)	40 ºC	99,520	99,980	99,990	99,860
	50 ºC	99,650	99,470	99,990	99,980
	60 ºC	99,810	99,790	99,900	99,870
P (%)	40 ºC	4,036	0,701	0,839	3,285
	50 ºC	12,563	20,316	2,969	3,247
	60 ºC	6,954	11,714	8,713	8,992
SE	40 ºC	0,021	0,004	0,003	0,011
	50 ºC	0,020	0,024	0,003	0,004
	60 ºC	0,015	0,016	0,011	0,012

Temperatura	k	A	n	B
40 ºC	0,322352	0,996660	0,625734	-0,007516
50 ºC	0,542943	0,992946	0,767042	-0,000562
60 ºC	0,586712	0,977306	0,869598	-0,000676

		Lozano	McMinn & Magee	Rovedo, Suàrez e Viollaz	Ratti
R² (%)	40 ºC	99,170	99,170	99,130	99,220
	50 ºC	98,170	98,110	97,110	98,780
	60 ºC	98,070	98,070	97,580	99,090
P (%)	40 ºC	0,713	0,713	0,678	0,676
	50 ºC	1,062	1,062	1,236	0,847
	60 ºC	0,903	0,903	0,898	0,627
SE	40 ºC	0,008	0,008	0,008	0,008
	50 ºC	0,010	0,010	0,012	0,008
	60 ºC	0,009	0,009	0,010	0,006

Modelo	T (ºC)	b₁	b₂	b₃	b₄
Ratti	40	0,682	0,180	0,354	-0,212
	50	0,745	0,436	-0,561	0,388
	60	0,773	0,374	-0,533	0,393

T (ºC)	V₀ ⁽¹⁾ (m³)	V_e ⁽¹⁾ (m³)	RV⁽¹⁾ (%)	V₀ ⁽²⁾ (m₃)	V_e ⁽²⁾ (m³)	RV⁽²⁾ (%)
40	4,31 x 10-⁶	3,258 x 10^-6	21,65	4,91 x 10^-6	3,54 x 10^-6	27,74
50	3,63 x 10^-6	2,92 x 10^-6	19,46	4,71 x 10^-6	3,58 x 10^-6	24,08
60	3,88 x 10^-6	3,19 x 10^-6	17,74	5,66 x 10^-6	4,39 x 10^-6	22,50

T (ºC)	D_ef (m² s ^-1)⁽¹⁾ (1) sem considerar o encolhimento;	D_ef (m² s ^-1)⁽²⁾ (2) considerando-se o encolhimento com resultados obtidos com os dados do paquímetro;	D_ef (m² s ^-1)⁽³⁾ (3) considerando-se o encolhimento com resultados obtidos com os dados das imagens.	RD⁽¹⁾ (1) sem considerar o encolhimento; (D_ef, %)	RD⁽²⁾ (2) considerando-se o encolhimento com resultados obtidos com os dados do paquímetro; (D_ef, %)
40	5,64 x 10^-10	4,34 x 10^-10	4,29 x 10^-10	23,04	23,94
50	8,79 x 10^-10	7,59 x 10^-10	7,06 x 10^-10	13,65	19,68
60	9,86 x 10^-10	8,85 x 10^-10	8,63 x 10^-10	10,24	12,47

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