Modeling of moisture diffusivity, activation energy and specific energy consumption of high moisture corn in a fixed and fluidized bed convective dryer

Thin layer drying characteristics of high moisture corn under fixed, semi fluidized and fluidized bed conditions with high initial moisture content (66.82% wb) in a laboratory fluidized bed convective dryer was studied at air temperatures of 50, 65, 80 and 95°C. In order to find a suitable drying curve, seven thin layer-drying models were fitted to the experimental data of moisture ratio. Among the applied mathematical models, Midilli et al. model was the best for drying behavior prediction in corn thin layer drying. This model presented high values for correlation coefficient (R2). Fick´s second law was used to compute moisture diffusivity with some simplifications. Computed values of moisture diffusivity varied at the boundary of 4.87 × 10�11 � 2.90 × 10�10 m2 s�1 and 1.02 × 10�10 � 1.29 × 10�9 m2 s�1 during the first and second drying falling-rate, respectively. Values of effective moisture diffusivity for corn were also increased as input air temperature was increased. Value of activation energy varied from a minimum of 18.57 to a maximum of 50.74 kJ mol�1 from 50 to 95°C with drying conditions of fixed to fluidized bed. Specific energy consumption (SEC) for thin-drying of high moisture corn was found to be in the range of 0.33 × 106 � 1.52 × 106 kJ kg�1 from 50 to 95°C with drying condition of fluidized and fixed bed, respectively. Increase in air temperature in each air velocity caused decrease in SEC value. These corn properties would be necessary to design the best dryer system and to determine the best point of drying process.Se estudiaron las características del secado en capa delgada del grano de maíz húmedo en condiciones de lecho fijo, semi-fluidizado y fluidizado con alto contenido de humedad inicial (66,82%), en un secador de convección de lecho fluidizado de laboratorio a las temperaturas del aire de 50, 65, 80 y 95°C. Con el fin de encontrar una curva de secado apropiada, se ajustaron siete modelos matemáticos de secado en capa delgada a los datos experimentales de la ratio de humedad. Entre los modelos aplicados, el de Midilli et al., con un alto coeficiente de correlación (R2), fue el mejor para predecir el secado del maíz en capa delgada. Se utilizó la segunda ley de Fick para calcular, con algunas simplificaciones, la difusividad de la humedad, que dio unos valores entre 4,87 × 10�11 � 2.90 y 1,02 × 10�11 � 1.29 m2 s�1 durante la primera y segunda fase de secado de rapidez decreciente, respectivamente. Los valores de la difusividad efectiva de la humedad para el maíz también aumentaron al aumentar la temperatura de entrada del aire. El valor de la energía de activación varió desde un mínimo de 18,57 a un máximo de 50,74 kJ mol�1 entre 50 y 95°C, con condiciones de secado del lecho fijo a fluidizado. El consumo específico de energía (SEC) para secado en capa delgada del grano de maíz húmedo fue entre 0,33 × 106 y 1,52 × 106 kJ kg�1 entre 50 y 95°C, en lecho fluidizado y fijo, respectivamente. Un aumento de la temperatura en la velocidad del aire disminuye el valor de SEC. Es necesario conocer estas propiedades del maíz para diseñar el mejor sistema de secado y para determinar el mejor punto del proceso de secado