Mathematical modeling of drying kinetics and its effect on Brazilian garlic (Allium sativum L.) color

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5529

Keywords:

Processing; Agricultural product; Diffusivity; Colorimetry.

Abstract

Garlic is a product of nutritional importance, with medicinal character, much used, and can be dehydrated for better conservation. However, there is a need for further research to characterize the drying kinetics. The objective of this work was to study drying kinetics of Brazilian garlic (Allium sativum L.), as well as to analyze the effect of the process on the resulting color of garlic. The garlic bulbs were cut into thin slices thicknesses of 2.10-3 and 3.10-3 m, subjected to a drying air temperature of 35, 45, 55 and 70 °C in a mechanical dryer of fixed layer with forced convection. A non-linear regression analysis was performed by the Quase-Newton method to fit 12 mathematical models to the experimental data. The Midilli equation was the one that best characterized all the drying temperatures, for the values collected. The effective diffusivity varied from 1.62 . 10-10  to 6.04 . 10-10 m2 s-1 and 1.60 .  10-10 to 8.36 . 10-10  m2 s-1 at the thickness of 2 . 10-3 and 3 . 10-3 m, respectively. With the increase of the drying air temperature, the samples were darkened in all thicknesses at 70 °C and for the cut thickness of 3 . 10-3 m at 55 °C, also L constant and the hue angle were decreased.

References

Alves, G. E., Isquierdo, E. P., Borém, F. M., Siqueira, V. C., Oliveira, P.D., & Andrade, E. T. (2013). Cinética de secagem de café natural para diferentes temperaturas e baixa umidade relativa. Coffee Science, 8(2), 238-47.

Andrade, E. T., Figueira, V. G., Teixeira, L. P., Martinazzo, A. P., & Araujo, K. G. D. L. (2019). Effect of drying kinetics on color of “dedo de moça” chili peppers (Capsicum baccatum). Engenharia Agrícola, 39(5), 659-667.

Aral, S. & Bese, A. V. (2016). Convective drying of hawthorn fruit (Crataegus ssp.): effect of experimental parameters on drying kinetics, color, shrinkage, and rehydration capacity. Food Chemistry, 210(1), 577-84.

Araujo, W. D., Goneli, A. L. D., Corrêa, P. C., Filho, C. P. H., & Martins, E. A. S. (2017). Modelagem matemática da secagem dos frutos de amendoim em camada delgada. Revista de Ciências Agronômicas, 3(1), 448-57.

Cagnin, C., Lima, M. S., Silva, R. M., Plácido, G. R., Silva, A. P., Freitas, B. S. M., & Oliveira, D. E. C. (2017). Alho: Cinética de secagem e propriedades termodinâmicas. Revista Bioscience Journal, 33(4), 905-13.

Corrêa, P. C., Machado, P. F., & Andrade, E. T. (2001). Cinética de secagem e qualidade de grãos de milho-pipoca. Ciência e Agrotecnologia, 25(1), 134-42.

Corrêa, P. C., Oliveira, G. H. H., Botelho, F. M., Goneli, A. L. D., & Carvalho, F. M. C. (2010). Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem. Revista Ceres, 57(5), 595-601.

Doymaz, İ. (2011). Drying of thyme (Thymus Vulgaris L.) and selection of a suitable thin-layer drying model. Journal of Food Processing and Preservation, 35(4), 458–65.

Ferreira, D. F. (2014) Sisvar: a Guide for its Bootstrap procedures in multiple comparisons. Ciência e Agrotecnologia, 38(2), 109-12.

Fontenele, L. M. S., Azevedo, M. L. X., Cardoso Filho, F. C., Muratori, M. C. S., Sá, L. R. S. & Pereira, M. M. G. (2015). Qualidade microbiológica do alho (Allium sativum) produzido e comercializado em mercados públicos. Revista Instituto Adolfo Lutz, 74(4), 420-425.

Goneli, A. L. D., Sarath, K. L. L., Araújo, W. D., Gancedo, R., & Nasu, A. K. (2014). Cinética de secagem de folhas de erva baleeira (Cordia verbenacea DC.). Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 16(2), 434-443.

Goneli, A. L. D., Vieira, M. D., Vilhasanti, H. C. B., & Gonçalves, A. A. (2014). Modelagem matemática e difusividade efetiva de folhas de aroeira durante a secagem. Pesquisa Agropecuária Tropical, 44(1), 56-64.

Instituto Adolfo Lutz (2008). Métodos físico-químicos para análise de alimentos. São Paulo, Instituto Adolfo Lutz. 1000p.

Martinazzo, A. P., Corrêa, P. C., Resende, O., & Melo, E. C. (2007). Análise e descrição matemática da cinética de secagem das folhas de capim-limão. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 11(3), 301-6.

Melo, J. C. S., Pereira, E. D., Oliveira, K. P., Costa, C. H. C., & Freitosa, R. M. (2015). Estudo da cinética de secagem da pimenta de cheiro em diferentes temperaturas. Revista Verde, 10(2), 09-14.

Moura, R. L., Figueirêdo, R. M. F., & Queiroz, A. J. M. (2014). Processamento e caracterização físico-química de néctares goiaba-tomate. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 9(3), 69-75.

Naidu, M. M., Vedashree, M., Sarapathy, P., Khanum, H., Ramsamy, R., & Hebbar, H. U. (2016). Effect of drying methods on the quality characteristics of dill (Anethum graveolens) greens. Food Chemistry, 192(1), 849-56.

Oliveira, F. S., Andrade, E. T., Rios, P. A., Moreira, K. S., & Salvio, L. G. A. (2020). Mathematical modeling of drying kinetics and hygroscopic balance of Cymbopogon flexuosus leaves. Research, Society and Development, 9(7), 10973594.

Oliveira, T. A., Aroucha, E. M. M., Souza, M. S. M., Leite, R. H. L., & Santos, F. K. G. (2012). Efeito do biofilme de gelatina e cloreto de cálcio na coloração de quiabo armazenado sob refrigeração. Agropecuária Científica no Semi-Árido, 8(2), 07-11.

Pereira, A. S., et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Radünz, L. L., Amaral, A. S., Mossi, A. J., & Rocha, R. P. (2011). Avaliação da cinética de secagem de carqueja. Engenharia na Agricultura 19(1), 19–27.

Ryan, T. (2009). Estatística Moderna para Engenharia. Rio de Janeiro, Elsevier. 344p.

Silva, W. P., Silva, C. M. D. P., Gama, F. J. A. & Gomes, J. P. (2014). Mathematical models to describe thin-layer drying and to determine drying rate of whole bananas. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 13(1), 67-74.

Teixeira, L. P., Andrade, E. T., & Silva, P. G. (2012). Determinação do equilíbrio higroscópico e do calor isostérico da polpa e da casca do abacaxi (Ananas comosus). Engevista, 14(1), 172-84.

Yin, M., & Cheng, W. (2003). Antioxidant and antimicrobial effects of four garlic-derived organosulfur compounds in ground beef. Meat Science ,63(1), 23–8.

Zhang, M., Chen, H., Mujumdar, A. S., Tang, J., Miao, S., & Wang, Y. (2014). Recent developments in high-quality drying of vegetables and aquatic products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 9(1), 68-74.

Published

29/06/2020

How to Cite

ARAÚJO, B. L. O.; ANDRADE, E. T. de; OLIVEIRA, F. da S. de; MOREIRA, K. S.; RIOS, P. de A. Mathematical modeling of drying kinetics and its effect on Brazilian garlic (Allium sativum L.) color. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 8, p. e189985529, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i8.5529. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/5529. Acesso em: 26 nov. 2024.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences