Drying kinetics modeling of apple and zucchini slices vacuum impregnated with anthocyanins / Modelagem da cinética de secagem de discos de maçã e abobrinha impregnadas a vácuo com antocianinas

ABSTRACT: The aim of this research was to study the drying kinetics of apple and zucchini slices enriched with anthocyanins and to evaluate the influence of drying temperature on the anthocyanin content of apple and zucchini snacks. Apple (Granny Smith) and zucchini (Cucurbita pepo) slices were enriched with anthocyanins by vacuum impregnation with blueberry juice. Then, slices were dehydrated at 40, 50 and 60 ºC with 1.0 m/s air flow. Dehydrated samples were referred to as anthocyanin enriched snacks. Diffusion coefficient values improved by increasing the drying temperature, within the 2.81×10-10 to 5.78×10-10 m2/s range for apple slices and 2.02×10-10 to 3.99×10-10 m2/s for zucchini slices. The activation energy was 31.19 kJ/mol and 80.33 kJ/mol for apple and zucchini slices respectively. Page, Weibull, Logarithmic, Henderson-Pabis and Lewis models best fitted the experimental data. Snacks obtained at 60 °C retained a higher concentration of anthocyanins, reaching values of 592.81±52.55 and 464.62±48.44 mg of cyaniding-3-glucoside equivalent/kg dry matter in apple and zucchini snacks respectively. Combination of vacuum impregnation and hot air drying was a technological alternative for producing snacks with functional properties.

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de secagem de fatias de maçã e abobrinha enriquecidas com antocianinas e avaliar a influência da temperatura de secagem no teor de antocianinas de discos de maçã e abobrinha. Fatias de maçã (Granny Smith) e abobrinha (Cucurbita pepo) foram enriquecidas com antocianinas por impregnação a vácuo com suco de mirtilo. Em seguida, as fatias foram desidratadas a 40, 50 e 60 ºC com fluxo de ar de 1,0 m / s. As amostras desidratadas foram referidas como snacks enriquecidos com antocianinas. Os valores do coeficiente de difusão melhoraram com o aumento da temperatura de secagem, na faixa de 2.81 × 10-10 a 5.78 × 10-10 m2/s para fatias de maçã e 2.02 × 10-10 a 3.99 × 10-10 m2/s para fatias de abobrinha. A energia de ativação foi 31.19 kJ / mol e 80.33 kJ / mol para as fatias de maçã e abobrinha, respectivamente. Os modelos de Page, Weibull, Logarithmic, Henderson-Pabis e Lewis ajustaram os dados experimentais. Os snacks obtidos a 60 °C retiveram uma maior concentração de antocianinas, atingindo valores de 592.81 ± 52.55 e 464.62 ± 48.44 mg de equivalentes de cianidina-3-glicosídeo / kg de matéria seca nos snacks de maçã e abobrinha, respectivamente. A combinação da impregnação a vácuo e secagem por ar quente foi uma alternativa tecnológica para produção de lanches com propriedades funcionais.

Modelagem matemática da secagem de frutos de crambe em camada delgada / Mathematical modeling of crambe fruits in thin layer drying

Objetivou-se no presente trabalho ajustar diversos modelos matemáticos ao processo de secagem dos frutos de Crambe abyssinica, em diversas condições de ar, bem como determinar o coeficiente de difusão efetivo e obter a energia de ativação. O trabalho foi realizado no Laboratório de Pós-colheita de Produtos Vegetais do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano ­ Câmpus Rio Verde, Goiás, Brasil (IF Goiano ­ Câmpus Rio Verde). A colheita do crambe (Crambe abyssinica Hochst) da cultivar FMS Brilhante foi realizada manualmente, com o teor de água de 38,0±1,0 (% b.s.) e secados até o teor de 8,0±1,5 (% b.s.). A secagem foi realizada sob diferentes condições controladas de temperatura 35, 45, 60, 75 e 90 °C e umidades relativas de 20,9; 8,7; 6,8; 4,8 e 2,3%, respectivamente. Dentre os modelos analisados, Page foi o melhor que se ajustou aos dados nas diferentes condições do ar de secagem. O coeficiente de difusão efetivo aumentou com a elevação da temperatura apresentando valores de 2,84 x 10-11; 3,22 x 10-11; 5,00 x 10-11; 7,27 x 10-11 e 9,14 x 10-11 m2 s-1, para as temperaturas de 35, 45, 60, 75 e 90 °C, respectivamente, durante a secagem dos frutos de crambe. A relação entre o coeficiente de difusão efetivo e a temperatura de secagem pode ser descrita pela equação de Arrhenius, que apresenta uma energia de ativação para a difusão líquida na secagem de 20,998 kJ mol-1.

The arm in this work was set several mathematical models to the process of drying the fruits of Crambe abyssinica in different air conditions and to determine the effective diffusion coefficient and obtain the activation energy. The work was performed at the Laboratory of Postharvest Products Vegetables of Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano ­ Câmpus Rio Verde, Goiás, Brasil (IF Goiano - Câmpus Rio Verde). The harvest of crambe (Crambe abyssinica Hochst) cultivar FMS Brilhante was performed manually with a water content of 38.0±1.0 (% d.b.) and dried until the content of 8.0±1.5 (d.b.% ). The drying procedure was conducted under different temperature controlled conditions of 35, 45, 60, 75 and 90 °C and relative humidity of 20.9, 8.7, 6.8, 4.8 and 2.3% respectively. Among the models that presented the best fit to the experimental data, Page was the best fit for the data in the different conditions of the drying air. The effective diffusion coefficient increased with increasing temperature with values of 2.84 x 10-11, 3.22 x 10-11, 5.00 x 10-11, 7.27 x 10-11 and 9.14 x 10-11 m2 s-1, at temperatures of 35, 45, 60, 75 and 90 °C, respectively, during the drying of crambe fruits. The relation between the effective diffusion coefficient and the drying temperature may be described by the Arrhenius equation, which has an activation energy for the liquid diffusion in drying of 20.998 kJ mol-1.

Avaliação das curvas de secagem de guaco (Mikania glomerata Spreng. ) em secador de bandejas / Evaluation of drying curves of Mikania glomerata Spreng. in a tray dryer

Esse trabalho teve como objetivo avaliar diferentes modelos matemáticos para determinar a curva de secagem de guaco. Para a condução do experimento, foi utilizado um secador com ventilação forçada, com 4 bandejas, empregando gás liquefeito de petróleo como fonte de aquecimento. Foram realizados 6 tratamentos de secagem: com ar aquecido a 40, 50, 60, 70 e 80ºC, e com ar a temperatura ambiente. Para todos os tratamentos a velocidade do ar de secagem passando através da massa de plantas foi mantida em, aproximadamente, 0,5 m s-1. Para ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais realizou-se análise de regressão não-linear pelo método Quasi-Newton empregando-se o programa computacional STATISTICA 6.0®, sendo os valores dos parâmetros dos modelos estimados em função da temperatura do ar de secagem. Apenas o modelo proposto por Midilli et al. apresentou ajuste satisfatório para descrever o processo de secagem de guaco, independentemente da temperatura do ar de secagem, enquanto o modelo da aproximação da difusão se adequou para a temperatura ambiente e com ar aquecido a 60ºC.

This work aimed to evaluate different mathematical models to determine the curve of the drying of Mikania glomerata Spreng. . For the conduction of the experiment, a drier with forced ventilation was used, with 4 trays, using liquefied petroleum gas as heating source. Six drying treatments were carried out, that is, with hot air at 40, 50, 60, 70 and 80ºC, as well as drying with air at room temperature. For all the treatments, the drying air speed, through the mass of plants, were kept at, approximately, 0.5 m s-1. For the adjustment of the mathematical models to the experimental data, nonlinear regression analysis was performed through the Quasi-Newton method, using the computational program STATISTICA 6.0®, and the values of the parameters of the models were estimated in function of the temperature of the drying air. But only the model considered by Midilli et al. presented satisfactory adjustment to describe the process of drying Mikania glomerata Spreng., regardless of the temperature of the drying air, while the model of diffusion approximation was suitable for room temperature and hot air at 60ºC.