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Experimental analysis of solar drying kinetic of Algerian bay leaves (Laurus nobilis L.)

N. Ouafi 1, N. Benaouda 2, H. Moghrani 1, N. Yassaa 2 and R. Maachi 1

1 Laboratoire de Génie de la Réaction, Faculté de Génie des Procédés et Génie Mécanique, USTHB, B.P. 32 El Alia, Bab Ezzouar, Algiers, Algeria.
2 Centre de Développement des Energies Renouvelables, CDER, BP 62, Route de l’Observatoire, Bouzaréah, Algiers, Algeria.

Abstract

In this work, we present an experimental study of thin layer solar drying kinetics of Algerian bay leaves. The experiments were carried out in an indirect solar dryer operating in forced convection fitted with an auxiliary heater with aero controlled conditions. Bay leaves were dried at a relative intervals of relative air humidity, the air temperatures and air velocities ranging from 21 to 40 %, 40 to 60 °C and 0.25 to 0.8 m/s, respectively. 95 % of the water content of the product was reduced for a temperature of 60 °C. The experimental curves obtained show the presence of a decreasing drying rate. This drying rate increases with the increase of air temperature and varies inversely with the drying time. Five empirical mathematical models were used to analyze experimental data of moisture ratio over time. The model of Wang and Singh was the best prediction of drying curves with a correlation coefficient, chi-square, and an average relative error ranging respectively from 0.993 to 0.999, from 0.011 to 0.042 and 2.748 to 16.472 %. The curves obtained for all drying conditions were used for the determination of the drying characteristic curve. This latter has allowed us to empirically determine the equation of bay leaves drying rate which has been interpreted by a three degree polynomial. In addition, the diffusivity of the moisture content of bay leaves was determined from the analytical solution of the Fick’s equation. The values range from 0.9×10-9 to 6.1×10-9 m2/s with an activation energy that varies from 47.015 to 64.957 kJ/mole.

Résumé

Dans ce travail, nous présentons une étude expérimentale de la cinétique de séchage solaire en couche mince des feuilles de laurier algériennes. Les expériences ont été réalisées dans un séchoir solaire indirect fonctionnant en convection forcée équipé d’un chauffage auxiliaire à condition aérodynamique. Les feuilles de laurier ont été séchées à des intervalles relatifs d’humidité relative de l’air, les températures de l’air et les vitesses d’air allant de 21 à 40%, de 40 à 60 °C et de 0.25 à 0.8 m/s, respectivement. 95 % de la teneur en eau du produit a été réduite pour une température de 60 °C. Les courbes expérimentales obtenues montrent la présence d’une vitesse de séchage décroissante. Ce taux de séchage augmente avec l’augmentation de la température de l’air et varie inversement avec le temps de séchage. Cinq modèles empiriques mathématiques ont été utilisés pour analyser les données expérimentales du taux d’humidité dans le temps. Le modèle de Wang et Singh était la meilleure prédiction des courbes de séchage avec un coefficient de corrélation, le chi carré, et une erreur relative moyenne allant de 0.993 à 0.999, de 0.011 à 0.042 et de 2.748 à 16.472%. Les courbes obtenues pour toutes les conditions de séchage ont été utilisées pour la détermination de la courbe caractéristique de séchage. Cette dernière a permis de déterminer empiriquement l’équation de la vitesse de séchage des feuilles de laurier, qui est réalisée avec un polynôme à trois degrés. De plus, la diffusivité de la teneur en eau des feuilles de laurier a été déterminée à partir de la solution analytique de l’équation de Fick. Les valeurs vont de 0.9 x 10-9 à 6.1 x 109 m2/s avec une énergie d’activation qui varie de 47.015 à 64.957 kJ/mole.

Keywords

Indirect solar dryer - Mass transfer - Drying kinetics - Modeling - Characteristic curve.

Experimental analysis of solar drying kinetic of Algerian bay leaves (Laurus nobilis L.)
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