Application of empirical models to the description of mass changes during the rehydration of dried apples pretreated by different methods before drying

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW
Agriculture No 63 (Agricultural and Forest Engineering) 2014: 73-80
(Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 63, 2014)

Application of empirical models to the description of mass changes during the rehydration of dried apples pretreated by different methods before drying

KRZYSZTOF GÓRNICKI, ANETA CHOIŃSKA, AGNIESZKA KALETA, RADOSŁAW WINICZENKO
Department of Fundamental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

Abstract: Five empirical models (Peleg, Pilosof-Boquet-Batholomai, Singh and Kulshres-tha, Witrowa-Rajchert, and Wesołowski) were investigated for their suitability to describe the mass changes during the rehydration of dried apples pretreated before drying. Following methods of pretreatment at temperature 20°C were applied: (i) 10 min in apple juice and then 10 min under the pressure diminished by 0.02 MPa, (ii) 30 min in 61.5% sucrose solution, (iii) 120 min in 61.5% sucrose solution. Samples (slices of 10-milimeter--thickness) were dried in a convective dryer. Air velocity was kept at 2 m/s and air temperature was kept at 60°C. The dried apples samples (the initial moisture content of approx. 6%) were rehydrated by immersion in: (i) distilled water at 20, 45, 70, and 95°C, (ii) apple juice at 20°C, (iii) 0.5% citric acid solution at 20°C, (iv) 16.5% sucrose solution at 20°C. The accuracies of the models were measured using the root mean square error (RMSE), determination coefficient (R2), and reduced chi-square (%2). The Peleg model can be considered as the most appropriate (RMSE = 0.022-0.185, R2 = 0.917-0.998, x2 = 0.001-0.039). The highest values of equilibrium mass were obtained for pretreating 10 min in apple juice and then 10 min under the pressure diminished by 0.02 MPa at temperature 20°C.

Key words: rehydration, drying, pretreatment, mathematical model, apple

Streszczenie: Zastosowanie empirycznych modeli do opisu zmian masy podczas rehydratacji suszonych jabłek poddanych różnym metodom obróbki wstępnej przed suszeniem. Badano pięć empirycznych modeli: Pelega, Pilosof-Boquet-Batholo-mai, Singh i Kulshrestha, Witrowej-Rajchert oraz Wesołowskiego, pod kątem ich przydatności do opisu zmian masy w procesie rehydratacji suszonych jabłek. Materiałem badawczym były 10 mm plastry jabłek suszone w warunkach konwekcji wymuszonej (w temperaturze 60°C i przy prędkości czynnika suszącego 2 m/s). Przed suszeniem krajankę jabłek poddawano następującym metodom obróbki wstępnej (w temperaturze 20°C): 10 min w soku jabłkowym, a następnie 10 min pod ciśnieniem pomniejszonym o 0,02 MPa, 30 min w 61,5-procentowym roztworze sacharozy, 120 min w 61,5-procentowym roztworze sacharozy. Proces rehydratacji prowadzono w wodzie destylowanej w 20, 45, 70 i 95°C, soku jabłkowym w 20°C, 0,5-procentowym roztworze kwasku cytrynowego 20°C. Miarą dokładności dopasowania danych otrzymanych z modeli do danych empi-
rycznych były: pierwiastek błędu średniokwadra-towego (RMSE), współczynnik determinacji (R2) oraz zredukowany chi-kwadrat (%2). Model Pelega można uznać za najbardziej odpowiedni do opisu zmian masy w procesie rehydratacji suszonych jabłek (RMSE = 0,022-0,185, R2 = 0,917-0,998, X2 = 0,001-0,039). Susz krajanki jabłek, który był poddany przed suszeniem obróbce wstępnej polegającej na umieszczeniu surowca na 10 min w soku jabłkowym i następnie na 10 min w warunkach obniżonego o 0,02 MPa ciśnienia w 20°C, charakteryzował się w procesie rehydratacji największą wartością równowagowej masy.

Please use the following format to cite the selected article:
GÓRNICKI K., CHOIŃSKA A., KALETA A., WINICZENKO R. Application of empirical models to the description of mass changes during the rehydration of dried apples pretreated by different methods before drying. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 63, 2014: 73-80

Authors’ addresses:
Krzysztof Górnicki
Wydział Inżynierii Produkcji SGGW
Katedra Podstaw Inżynierii
02-787 Warszawa, ul. Nowoursynowska 166
Poland
e-mail: krzysztof_gornicki@sggw.pl