Dimensionless modeling of thin layer drying process of Aloe vera gel

مدل سازي فرايند خشك شدن لايه نازك ژل آلويه‌ورا

در تحقيق حاضر مدل سازي فرايند خشك شدن قطعات ژل آلويه ورا با ابعاد 1/0±5/0×4×7 سانتيمتر ارايه مي شود. قطعات پوست گيري شده ژل آلويه ورا با محتواي رطوبت اوليه %5750 (برمبناي خشك) به مدت 5 ساعت در معرض محلول آب نمك %10 تحت دماي ثابت °c40 و با نسبت وزني ثابت محلول به ژل 1:5 قرار داده شدند. نمونه هاي اسمزي و غير اسمزي آلويه‌ورا با هواي خشك كننده تحت دماي 55، 70 و 85 درجه سلسيوس و دبي 015/0، 036/0 و 054/0 متر مكعب بر ثانيه به مدت 13200 ثانيه خشك شدند. محتواي رطوبت آلويه‌ورا در زمان‌هاي مختلف طي فرايند خشك‌شدن (13200، 9600، 6000، 2400، 1200 ثانيه) اندازه‌گيري شد. نتايج آزمايشگاهي جهت بدست آوردن دو مدل بي بعد بر اساس تيوري باكينگهام براي دو روش مختلف خشك‌شدن مورد استفاده قرار گرفت. به اين منظور سه گروه بي بعد مستقل شناسايي و سپس رابطه گروه بي‌بعد وابسته با هر كدام از گروه‌هاي مستقل بدست آورده شد. سرانجام دو مدل بي بعد براي دو روش مختلف خشك شدن با مشاركت اثر همه‌ي گروه‌هاي بي بعد مستقل بر گروه بي بعد وابسته ايجاد و ارزيابي شدند. ميانگين مربعات خطا (RMSE)، ضريب تعيين (R2)، انحراف نسبي ميانگين (MRD) و ميانگين خطاي انحراف (MBE) براي دو حالت خشك شدن اسمزي- همرفتي و همرفتي به ترتيب عبارتند از: 0185/0، 99/0، 05/0، 034/0 و 027/0، 98/0، 061/0، 051/0. بنابراين مدل‌هاي بي بعد به دست آمده مي توانند با دقت نسبتاً خوبي محتواي رطوبت ژل آلويه ورا را حين خشك‌شدن پيش‌بيني كنند.

This research, presents mathematical modeling of drying process of Aloe vera slices with dimensions of 7×4×0.5±0.1 cm. Peeled Aloe vera slices with the initial moisture content of 5750% (d.b) were osmosed for 5 hours in NACL solution of 10% and temperature of 40 °C at a constant solution to fruit ratio of 5:1. Osmosed and unosmosed Aloe vera samples were hot air dried at 55, 70 and 85°C with different air flow rates of 0.015, 0.036 and 0.054 m3/s for 13200s. The moisture content of Aloe vera samples were measured over different intervals of drying time (1200, 2400, 6000, 9600, 13200s) for each experiment. The experimental results were used to obtain two different dimensionless models based on Buckingham’s pi-theorem for both drying methods. To this end, three independent ? terms were identified and then the relation between dependent ? term and each independent ? term was sought. Finally, the dimensionless models incorporating the effect of all the independent ? terms on the dependent one derived and evaluated. The RMSE, (R2), MRD and MBE for the modeling of osmotic-convective drying method were calculated as 0.0185, 0.99, 0.05 and 0.034, respectively. Also these statistical parameters for the convective drying method were as: 0.027, 0.98, 0.061 and 0.051, respectively. Therefore the dimensionless models could predict the moisture content of Aloe vera samples during drying, properly.