Matematyczny model kinetyki rehydratacji suszu warzywnego

W pracy zostały sformułowane modele transportu ciepła i masy dla procesu uwadniania suszu cebulowego podczas "gotowania". Założono, że transport ciepła i masy odbywa się tylko za pomocą dyfuzji, dlatego modele transportu wody i suchej substancji sformułowano na podstawie drugiego prawa Ficka, a transportu ciepła - prawa Fouriera. Do rozwiązania równań modelowych przyjęto warunki początkowe jako funkcje stałe, a warunki brzegowe opisano warunkami Dirichletta, zakładając, że na początku procesu na brzegu próbki ustala się stan równowagi związany ze stężeniem składników i temperaturą, a ciało ma kształt płyty nieskończonej. W celu zweryfikowania modeli wykonano badania uwadniania suszu cebulowego w kształcie krążków we wrzącej wodzie, oznaczając zawartość wody i suchej substancji co 5 min. Proces trwał 30 min. Na podstawie weryfikacji logicznej i empirycznej stwierdzono, że sformułowane modele poprawnie opisują zmiany zawartości wody i suchej substancji w materiale oraz zmiany jego temperatury. Błąd względny pomiędzy wartościami pomierzonymi a obliczonymi za pomocą modelu wahał się pomiędzy 1 a 9% dla suchej substancji i zawartości wody.

The paper presents formulated models for heat and mass transport for the process involving dried onion hydration during "boiling". It has been assumed that heat and mass transport is carried out through diffusion only, therefore water and dry matter transport models have been formulated on the basis of Fick's second law, and heat transport models - of Fourier's Law. In order to solve model equations, the researchers took initial conditions as constant functions, and described boundary conditions using Dirichlett conditions. It has been assumed that at the beginning of the process, an equilibrium state is being established at the sample boundary, which is connected with concentration of components and temperature, and the body has an infinite plate shape. Tests involving dried onion hydration were performed to verify the models. Disk-shaped dried onions were put in hot water, and their water and dry matter content was determined every 5 min. The process took 30 min. Logical and empirical verification allows to state that the formulated models correctly describe changes in water and dry matter content in the material and change in its temperature. Relative error between measured values and values computed using the model ranged from 1 to 9% for dry matter and water content.