Optymalizacja metodą płaszczyzn odpowiedzi suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liści pietruszki poddanych działaniu ultradźwięków oraz obróbce parą wodną

Celem pracy był wybór optymalnych parametrów przetwarzania liści pietruszki uwzględniających rodzaj obróbki wstępnej oraz temperaturę powietrza i moc mikrofal podczas suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego, przy założeniu maksymalnego skrócenia suszenia oraz uzyskania minimalnego zużycia energii. Zaprojektowano w tym celu doświadczenie trójczynnikowe, w którym czynnikami zmiennymi były moc mikrofal (100, 200, 300 W), temperatura powietrza (20, 30, 40°C) i typ obróbki wstępnej (obróbka ultradźwiękami, obróbka parą wodną, moczenie). Liście pietruszki poddane zabiegom wstępnym suszono mikrofalowo-konwekcyjnie. Analizowano czas suszenia oraz całkowite właściwe zużycie energii (TSEC) do momentu osiągnięcia względnej zawartości wody (zredukowanej zawartości wody) wynoszącej MR = 0,02. Na podstawie otrzymanych wyników można było stwierdzić, iż wszystkie czynniki w istotny sposób wpłynęły na badane zmienne. Najkrócej trwało suszenie przy mocy 300 W i w temperaturze 40°C, poprzedzone zastosowaniem ultradźwięków. Obróbka parą wodną, pomimo skrócenia czasu suszenia w stosunku do materiału moczonego, charakteryzowała się dużą energochłonnością, przez co wartość TSEC w całym zakresie była większa niż w przypadku suszenia materiału moczonego. Badania wskazały, iż sonikacja może być z powodzeniem wykorzystana do wspomagania suszenia liści pietruszki. Ponadto metoda płaszczyzn odpowiedzi może być rozpatrywana jako cenne narzędzie do projektowania procesu suszenia.

Drying is considered as one of the most popular and most energy consuming processes in food processing. It is estimated that it consumes ca. 10–12% of total energy utilized by industry. High energy consumption links to the necessity of water phase transition during process and low thermal efficiency of dryers. Hence, industry seeks for new solutions concerning for instance pre-treatment step incorporation in order to modify intercellular structure of material and thus enhance drying kinetics. Currently, ultrasounds are the main domain of interest of scientists and engineers working on drying all over the world due to their non-thermal character. The aim of this study was to determine optimal processing conditions of parsley leaves on the basis of selection of a type of treatment, air temperature and microwave power during microwave-convective drying, assuming maximal shortening of drying time and minimal energy consumption. The three-level factorial experiment was designed, where factors were as follows: microwave power (100, 200, 300 W), air temperature (20, 30, 40°C) and a type of treatment (ultrasound, streaming, immersion). The parsley leaves after the aforementioned treatments were dried with microwave-convective method. Drying time and total specific energy consumption (TSEC), which corresponded to relative water content of MR = 0.02, were analysed. On the basis of obtained results, it could be stated that all of the factors significantly influenced investigated variables. The shortest drying time was in the case of process performed at 300 W of microwave power and at 40°C preceded by ultrasound treatment. Despite of shortening of drying time as a result of steaming treatment, in comparison to soaked material, this treatment was characterised by high energy expenditures. Thus, the TSEC value was higher in the whole range in the case of steaming, compared with immersion. Based on RSM modelling procedure the optimal conditions for drying assuming minimal both time and energy consumption is application of sonication and drying performed at 40°C and 262 W of microwave power. Performed research indicated that sonication can be effectively utilized to enhance drying process of parsley leaves. Moreover, RSM approach can be considered as valuable tool for designing of drying process.