Effective diffusivity and convective mass transfer coefficient during the drying of bananas Difusividade efetiva e coeficiente de transferência convectivo de massa durante a secagem de bananas

Abstract

In this article, a methodology is used for the simultaneous determination of the effective diffusivity and the convective mass transfer coefficient in porous solids, which can be considered as an infinite cylinder during drying. Two models are used for optimization and drying simulation: model 1 (constant volume and diffusivity, with equilibrium boundary condition), and model 2 (constant volume and diffusivity with convective boundary condition). Optimization algorithms based on the inverse method were coupled to the analytical solutions, and these solutions can be adjusted to experimental data of the drying kinetics. An application of optimization methodology was made to describe the drying kinetics of whole bananas, using experimental data available in the literature. The statistical indicators enable to affirm that the solution of diffusion equation with convective boundary condition generates results superior than those with the equilibrium boundary condition.Neste artigo, é usada uma metodologia para a determinação simultânea da difusividade efetiva e do coeficiente de transferência convectivo de massa em sólidos porosos que possam ser considerados como um cilindro infinito, durante sua secagem. Dois modelos são utilizados para a otimização e a simulação do processo de secagem: o modelo 1 (volume e difusividade constantes, com condição de contorno de equilíbrio); e o modelo 2 (volume e difusividade constantes, com condição de contorno convectiva). Algoritmos de otimização por varredura, baseados no método inverso, foram acoplados às soluções analíticas referentes aos dois modelos utilizados, possibilitando ajustar tais soluções aos dados experimentais da cinética de secagem em camada fina de produtos com a forma cilíndrica. Foi feita uma aplicação da metodologia de otimização na descrição da cinética de secagem de bananas inteiras, usando dados experimentais disponíveis na literatura. Os indicadores estatísticos relativos aos ajustes possibilitam afirmar que a solução da equação de difusão com condição de contorno convectiva produz resultados significativamente melhores que aqueles considerando a condição de contorno de equilíbrio.

Keywords

• cinética de secagem
• algoritmo de otimização
• difusão
• meios porosos
• drying kinetics
• algorithm optimization
• diffusion
• porous media