Development of heat and mass transfer constitutive model for parchment coffee dehydration process

Abstract

This thesis presents a mathematical constitutive model, based on the volume averaging method, to predict the temperature and wet based moisture content of parchment coffee during the dehydration process using rotary drum technology. The model considers the two main stages of the dehydration process: 1) the funicular stage which is characterized by the vaporization of water, and 2) the pendular stage which is dominated by convective diffusive phenomena. These driving forces depend on the topological characteristics of the studied porous medium. Mathematical estimates of parameters such as the permeability were performed due to lack of published data. Numerical results are obtained using the finite volume method and appropriate discretization schemes. To validate the model, data from a scale rotary drum dryer was used. The error of the predicted values is characterized by a percentage difference of 9.14% ± 7.69% for temperature and 14.17% ± 9.13% for wet-base moisture content.

Esta tésis presenta un modelo matemático constitutivo, basado en el método de volumen promediado, para predecir la temperatura y el contenido de humedad de la masa de café pergamino durante el proceso de deshidratación utilizando la tecnología de batea. El modelo considera las dos etapas principales de este proceso: 1) la etapa funicular, caracterizada por la evaporación de agua, y 2) la etapa pendular, dominada por fenómenos de convección y difusión. Estos fenómenos dependen de la topología del medio poroso estudiado. Se realizaron estimados matemáticos de parámetros como la permeabilidad debido a la falta de datos publicados. Los resultados numéricos se obtienen utilizando el método de volumen finito y esquemas apropiados de discretización. Para validación del modelo, se utilizaron los datos de un secador tipo batea a escala. El error de estas predicciones es caracterizado por un porciento de diferencia de 9.14% ± 7.69% para temperatura y 14.17% ± 9.13% para el contenido de humedad.