Microwave fluidized bed drying of celery: drying kinetics and exergy analysis

Experiments were conducted to study the drying kinetics of celery pieces in a microwave assisted fluid bed dryer and to investigate the energy and exergy efficiency of the process.In the first part, the drying kinetics of celery was studied using a microwave assisted fluidized bed dryer at different drying air temperatures (45°C, 55°C and 65°C) and at different initial microwave power densities (0W/g,1W/g and 2W/g).A central composite design was used to set the factor combinations.Dried product quality, product mass, air temperature, air relative humidity, and electric power consumption were used to monitor the performance of the drying process.The temperature and relative humidity of the air at the exhaust of the dryer were used to estimate the loss of drying air potential.The results showed that the Midilli-Kucuk equation model was best in predicting the moisture ratio as a function of time.At any given temperature, the utilization of the microwave energy reduced the drying time by more than 50%.The electric power consumption decreased with an increase in air temperature and microwave power density.The fastest drying time was achieved at 65°C with microwave power density of 2W/g.Drying trials performed at a power density of 2W/g resulted in partial browning of cut celery, whereas no adverse effect was seen on the final product quality at 0W/g and 1W/g.Drying conditions did not affect the rehydration properties of the final product.In the second part, an energy and exergy analysis were performed on drying celery in a microwave assisted fluidized bed dryer at different recirculation ratios (0, 0.5 and 1) and at different initial microwave power densities (0W/g,0.5 W/g and 1W/g).A central composite design was used to set the factor combinations.Product mass, air temperature, air relative humidity, air velocity and electric power consumption were used to monitor the energy performance of the dryer.The drying time reduced with the addition of microwaves whereas recirculation ratio had no significant effect on it.Total power consumption and specific energy consumption of the drying process decreased with increasing initial microwave power density and increasing amount of exhaust air recycled into the system.Recirculation of exhaust air resulted in higher enthalpy of inlet air and lowered energy consumption.Exergy of evaporation was affected by the application of microwaves but remained unaffected by the recirculation ratio.The maximum consumption of available energy was achieved for the 100% recirculation of ii | P a g e exhaust air.Thus, higher amount of recirculation of exhaust air resulted in a better sustainable drying system.iii | P a g e RÉSUMÉ Des expériences ont été menées pour étudier la cinétique de séchage des morceaux de céleri dans un séchoir à lit fluidisé assisté par micro-ondes et pour étudier l'efficacité énergétique et exergétique du processus.Dans la première partie, la cinétique de séchage du céleri a été étudiée à l'aide d'un séchoir à lit fluidisé assisté par micro-ondes à différentes températures de l'air de séchage (45 ° C, 55 ° C et 65 ° C) et à différentes densités de puissance initiale en micro-ondes (0, 1 et 2 W/g).Un modèle composite central a été utilisé pour définir les combinaisons de facteurs.La qualité du produit séché, la masse du produit, la température de l'air, l'humidité relative de l'air et la consommation d'énergie électrique ont été utilisés pour évalue la performance du processus de séchage.La température et l'humidité relative de l'air à la sortie du séchoir ont été utilisées pour estimer la perte de potentielle.Les résultats ont montré que le modèle de Midilli-Kucuk était le meilleur pour prévoir le rapport d'humidité (mass humide/masse sèche) en fonction du temps.Quelle que soit la température, l'utilisation de l'énergie micro-ondes a permis de réduire le temps de séchage de plus de 50%.La consommation électrique a diminué avec l'augmentation de la température de l'air et de la densité de puissance des micro-ondes.Le temps de séchage le plus rapide a été atteint à 65 ° C avec une densité de puissance des micro-ondes de 2W/g.Cependant, les essais de séchage effectués à une densité de puissance de 2 W/g ont entraîné un brunissement partiel du céleri coupé, alors qu'aucun effet défavorable n'a été observé sur la qualité du produit final à 0 et à 1W/g.Les conditions de séchage n'ont pas affecté les propriétés de réhydratation du produit final.Dans la deuxième partie, une analyse d'énergie et d'exergie a été réalisée pour de séchage du céleri dans un séchoir à lit fluidisé assisté par micro-ondes.Les essais ont été conduits à différents rapports de recirculation d'air (0, 0,5 et 1) et à différentes densités de puissance initiale de micro-ondes (0, 0,5 et 1 W/g).Un modèle composite central a été utilisé pour définir les combinaisons de facteurs.La masse du produit, la température de l'air, l'humidité relative de l'air, la vitesse de l'air et la consommation d'énergie électrique ont été utilisés pour monitorer la performance énergétique du séchoir.Les résultats ont indiqué que l'ajout de micro-ondes permettait de réduire le temps de séchage alors que l'augmentation du taux de recirculation d'air n'avait pas d'effet sur celui-ci.La consommation totale d'énergie et la consommation d'énergie spécifique du processus de séchage ont diminué avec l'augmentation de la densité de puissance iv | P a g e initiale des micro-ondes et l'augmentation de la quantité d'air recyclé dans le système.La recirculation de l'air a permis d'accroître l'enthalpie de l'air entrant dans la chambre de séchage et de réduire la consommation d'énergie.L'exergie d'évaporation a été affectée par l'application de micro-ondes mais n'est pas affectée par le taux de recirculation de l'air.La consommation maximale d'énergie disponible a été atteinte pour la recirculation à 100% de l'air extrait.Ainsi, une plus grande quantité de recirculation de l'air a conduit à un meilleur système de séchage plus efficace sans affecter les temps de séchage.

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