background image

 

CHAPTER 

SEVEN 

 

QUALITY CHANGES DURING DRYING OF FOOD MATERIALS 

 

Magdalini Krokida and Zacharias Maroulis 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1. INTRODUCTION 

 

The commonly examined properties of dried products may be classified into two 

major categories: the engineering properties of the drying products and properties, 
which are related to product quality. 

The engineering properties of dried food systems are essential in the design of 

food processes and processing equipment, and in the efficient operation and control of 
processing plants. The engineering properties of the dried food involve effective 
moisture diffusivity, effective thermal conductivity, specific heat, equilibrium 
moisture content, and viscosity.  

The comprehensive term “quality” comprises of a number of parameters of the 

drying material, either in a mid-state (at intermediate stages of the drying process) or 
after the completion of the drying. Although these properties are not necessary for 
prediction of drying time and process modeling, they are important for 
characterization and prediction of the quality of dried product. They are also very 
important for the development of new industrial products with desired properties or 
for quality improvement of already existing ones. The quality related properties could 
be grouped into the following: 
 

• 

Structural properties (density, porosity, pore size, specific volume) 

• 

Optical properties (color, appearance) 

• 

Textural properties (compression test, stress relaxation test, tensile test) 

• 

Thermal properties (state of product: glassy, crystalline, rubbery) 

• 

Sensory properties (aroma, taste, flavor) 

• 

Nutritional characteristics (vitamins, proteins) 

• 

Rehydration properties (rehydration rate, rehydration capacity) 

background image

Structural, optical and textural properties of dehydrated products are examined in 

this chapter. The following topics are discussed for each property: 

 

• 

Definition 

• 

Methods of experimental measurement 

• 

Data compilation 

• 

Effect of various factors 

• 

Mathematical modeling  

 
The industrial product quality aspects are usually to control product moisture 

content at the dryer outlet, to minimize chemical degradation reactions, maintain 
product structure and texture, obtain desired color, control product density and 
porosity, and develop a flexible drying process that can yield products of different 
structures for various uses. 

Drying method and physicochemical changes that occur during drying seem to 

affect the quality properties of the dehydrated product. More specifically, drying 
method and process conditions affect significantly the color, texture, density and 
porosity, and sorption characteristics of materials. So, the same raw material may end 
up as a completely different product, depending on the type of drying method and 
conditions applied.  

The increasing need for producing efficient high quality and convenient products 

at a competitive cost has led to the employment of several drying methods in practice 
(Saravacos, 1967; 1993). Each drying method has some characteristic drying 
parameters, which can be regulated, changing in this way the moisture transport 
mechanism and the drying rate. It has been proved that the moisture transport 
mechanism and the drying rate at which the material is dried are related to the quality 
properties of the dried product. The most commonly used drying methods and 
conditions are the following: 

• 

Conventional air drying is one of the most frequently used operation for food 
dehydration. The drying parameters that are usually examined for food quality are 
the following: 
air temperature (50 - 90

o

C for food materials) 

air relative humidity (10 – 40% for food materials)  
air velocity (1-4m/sec) 

• 

Microwave drying is an alternative drying method, which is recently used in the 
food industry. Dielectric heating with microwaves (MW) has been proven to 
greatly reduce the drying time of many agricultural products and it is usually used 
as pretreatment before conventional drying. The drying parameters that are 
usually examined for food quality maters are the follows: 
Dielectric power  
Exposure time to MW radiation 

• 

Vacuum drying is a drying method in which drying is performed using low 
pressure. It makes use of the fact that the boiling point of water is reduced as the 

background image

pressure is reduced. The drying parameters that are usually examined for food 
quality are the follows: 
Pressure (30-600 mbar)  
Air temperature (50-100

o

C) 

• 

Osmotic dehydration is a process resulting in products of intermediate moisture 
content, due to water flow from the product to a concentrated solution and solute 
transfer from the solution into the product. It is a pretreatment technique, which 
claims to achieve simultaneously dewatering and direct formulation of the product 
(through impregnation plus leaching). The main drying parameters that are usually 
examined are the following: 

      Solute concentration  
      Process temperature  
      Sample size 

Speed of agitation 

      Time of immersion 

• 

Freeze drying is one of the most sophisticated methods. It makes use of the fact 
that when the system pressure is kept so low that the boiling point is below 0

o

C, 

the water in the material remains frozen and it sublimes away from the dry solids. 
The freeze drying method provides dried products of porous structure with 
advantageous quality properties, which are weighted against its high treatment 
cost. The main parameter of drying method is the applied pressure, which 
corresponds to a specific temperature that ice sublimes.  

 

Blanching is a pretreatment process used before drying of most vegetables, in 

order to prevent the development of off flavor in subsequent storage; it involves heat 
treatment for a short time, usually by steam or hot water. The objective of blanching 
is to produce certain favorable effects on processed materials, such as the inactivation 
of enzymes present, the expulsion of air trapped intercellularly, the reduction of 
possible initial infection, and the removal of undesirable flavors and aromas.  

Although food quality is of major importance during last years, limited 

information is available in the literature on the quality properties of foods, especially 
the solid and semi solid food materials.  

The present review is an effort to describe the effect of drying method and 

conditions on some quality related properties of foods. 
 

background image

 

2. STRUCTURAL PROPERTIES (Density and porosity) 
 
2.1 Definitions 

 
Structural properties are important for the characterization of the quality of a 

dehydrated product. Food structure has a profound effect on the transport properties 
of foods (e.g. diffusivity, permeability and thermal conductivity), it is therefore 
important to know the physical structure of a food material. Food structure is of 
fundamental importance in the developing field of Food Materials Science. The 
structure of a food material may be characterized by its apparent density, solids 
density, bulk porosity, pore size distribution, specific volume, etc. 

 

• 

Apparent density  (

ρρρρ

b

) concerns powdered and porous materials and it is 

determined by the mass of the sample and its apparent volume. The terms bulk 
density
 and bulk volume are also used for granular materials. 

• 

True density  (

ρρρρ

p

) is the density excluding all pores and it is determined by the 

mass of sample and its true volume. The terms particle density and particle 
volume
 are used for granular materials. 

• 

Porosity (

εεεε

) characterizes the overall open structure of a dehydrated material. It is 

the fraction of the empty volume (void fraction) and it is usually estimated from 
the apparent density and the true density of the material according to the following 
equation:  

ε 

= 1-

ρ

b

/

ρ

p  

 

 

 

 

 

 

 

 

(1) 

• 

Specific volume (

υυυυ

)  is determined by the mass of the dry solids and its bulk 

volume.  

 
 
2.2 Experimental Measurement 
 

The determination of structural properties of a material is based on the mass, 

apparent volume and true volume determination. Mass is determined measuring 
sample’s weight, while there are several methods for apparent volume and true 
volume measurement. 

• 

Apparent volume Several methods have been used in order to determine the 
apparent volume of a solid material. The most commonly used can be summarized 
as follows: 

-  volumetric displacement methods: the apparent volume is determined by 

placing the sample in a container of known liquid volume and measuring 
the volume displacement (Krokida et al. 1997). 

-  dimension methods: the apparent volume is determined by averaging a 

number of dimension measurements with micrometers, assuming spherical 
or slab shapes (Lozano et al. 1983; Ratti 1993; Karathanos & Saravacos 
1993). 

-  stereopycnometer methods: the sample is covered with silicone grease in 

order to make it impervious to gases and its apparent volume is measured 
by a stereopycnometer (Bonazzi et al. 1992). 

• 

True volume is usually measured by means of a gas (helium) stereopycnometer, 
which measures the true volume, excluding the interparticle volume (Moshenin 
1980; Donsi et al. 1996; Zogzas et al. 1994). 

background image

 

 
2.3 Experimental data 

 

Porosity is the most commonly reported in the literature structural property. 

Bulk porosity of agricultural products has been usually estimated during and after 
drying with various drying methods. Table 1 gives some literature values of the bulk 
porosity in food materials. The corresponding moisture content is also mentioned. 

Porosity is strongly affected by material moisture content, drying method and 

conditions. In, general, comparison among structural properties reported in the 
literature is difficult because of the variation of drying methods and conditions used 
from the various investigators.  

In order to examine the effect of experimental factors on structural properties, 

materials for which sufficient experimental data are available have been chosen to be 
presented for the needs of the present chapter.  

 

Table 1. 

Porosity values of some foodstuffs

 

 

Material 

Drying method/conditions 

Moisture 

content 

(kg/kgdb) 

Porosity 

Reference 
 

1. Amioca Starch 

 

 

 

Air drying, 60

o

C 0.1 

0.4-0.6 

Marousis et al. 1989 

Extrusion, 180

o

C 0.3 

0.502 

Karathanos & Saravacos 1993 

Extrusion, 180

o

C 0.4 

0.314 

Karathanos & Saravacos 1993 

Extrusion, 100

o

C 0.5 

0.168 

Karathanos & Saravacos 1993 

Air drying, 60

o

C, RH:10% 

0.2 

0.45 

Marousis & Saravacos 1990 
 

2. Apple 

 

 

 

Natural air drying, 50

o

Forced air dr 50

o

C, RH:15% 

Vacuum drying, 50

o

Freeze drying 

0.1 
0.1 
0.1 
0.1 

0.2 
0.1 
0.4 
0.8 

Donsi et al. 1996 

Air drying, 50-60

o

C, 0.1-2m/s 

0.1 

0.5-0.3 

Ratti  1994 

Osmotic deh. (15-45% sugars) 
(10-40

o

C) 

3-5 0.2-0.4 

Reppa et al. 1999 

Osmotic deh. (50% sucroce 20

o

C) 3  0.35 

Mavroudis et al. 1998 

Air drying 70

o

C, RH:20-60% 

0.1 

0.65 

Zogzas et al. 1994 

Air drying, 70

o

C  

 

Lozano et al. 1980 

Vacuum drying, 80

o

C 0.1 

0.5 

Torreggiani et al. 1995 

Air drying, 60

o

C 3m/sec RH: 10% 

0.1 

0.6 

Sjoholm & Gekas 1995 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Osmotic dehydration glucose 
Microwave drying  
Freeze drying 

0.1 0.6 

0.75-0.6 

0.5 
0.6 

0.92-0.75 

Krokida et al. 1997 
Krokida & Maroulis 1997 
Krokida et al. 1998c 

3. Banana 

 

 

 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Osmotic dehydration glucose 
Microwave drying  
Freeze drying 
 
 
 

0.1 0.2 

0.2-0.7 

0.15 
0.25 

0.9-0.84 

Krokida et al. 1997  
Krokida & Maroulis 1997 
Krokida et al. 1998c 

background image

4. Blueberries 

 

 

 

Air dried , 50

o

Microwave oven dried 
Vacuum-oven dried, 40

o

Freeze dried 

0.1 
0.1 
0.1 
0.1 

0.15 
0.21 
0.45 
0.70 

Yang & Atallah, 1985 

Air dried , 45

o

Microwave oven dried 

0.1 
0.1 

0.2 

0.21-0.2 

Raghavan & Venkatachalapathy, 1999 

5. Carrot 

 

 

 

Air drying, 50-60

o

C, 0.1-2m/s 

0.1 

0.1-0.3 

Ratti , 1994 

Air drying 70

o

C, RH:20-60% 

0.1 

0.10 

Zogzas et al. 1994 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Microwave drying  
Freeze drying 

0.1 0.1 

0.1-0.5 

0.7 

0.94-0.88 

Krokida et al. 1997 
Krokida & Maroulis 1997 
Krokida et al. 1998c 

Air drying, 40

o

C, RH:30% 

0.1 

0.1 

Suzuki et al. 1976 

6. Cornmeal 

 

 

 

Extrusion, 140

o

C  

0.16  0.951 

Karathanos & Saravacos 1993 

7. Garlic 

 

 

 

Air drying, 50-60

o

C, 0.09-1.2m/s 

0.1 

0.7-0.8 

Madamba et al. 1993 

Air drying, 70

o

C, RH: 14.5% 

0.05 

0.13 

Madamba et al. 1994 

8. Grapes 

 

 

 

Air drying, 40-80

o

Pretr. 2% CaCO

3

 3% ethyl oleate 

0.1 0.1-0.2 

Gabas et al. 1999 

9. Hulls 

 

 

 

Air drying 

0.05 

0.55 

Teotia & Ramakrishna, 1989 

10. Hylon 7 

 

 

 

Air drying, 60

o

C, RH:10% 

0.2 

0.46 

Marousis & Saravacos 1990 

11. Kernel 

 

 

 

Air drying 

0.08 

0.076 

Teotia & Ramakrishna, 1989 

12. Onion 

 

 

 

Air drying, 70

o

C, RH: 14% 

0.05 

0.1-0.2 

Rapusas et al. 1995 

13. Potato 

 

 

 

Natural air drying, 50

o

Forced air dr 50

o

C, RH:15% 

Vacuum drying, 50

o

Freeze drying 

0.1 
0.1 
0.1 
0.1 

0.1 
0.1 

 

0.7 

Donsi et al. 1996 

Air drying, 50-60

o

C, 0.1-2m/s 

0.1 

0.1-0.2 

Ratti , 1994 

Air drying 70

o

C, RH:20-60% 

0.1 

0.05 

Zogzas et al. 1994 

Vacuum drying, 70

o

C 0.05 

0.25 

Suarez & Viollaz, 1991 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Microwave drying  
Freeze drying 

0.1 0.2 

0.1-0.2 

0.7 

0.87-0.78 

Krokida et al. 1997 
Krokida & Maroulis 1997 
Krokida et al. 1998c 

Air drying, 40

o

C, RH:30% 

0.1 

0.05 

Suzuki et al. 1976 

14. Radish 

 

 

 

Air drying, 40

o

C, RH:30% 

0.1 

0.12 

Suzuki et al. 1976 

15. Raisins 

 

 

 

Air drying, 39-51

o

C, RH: 14% 

0.14-0.80  0.47-0.37 

Vagenas et al.  1990 

16. Seeds 

 

 

 

Air drying 

0.19 

0.5 

Teotia & Ramakrishna 1989 

17. Squid flesh 

 

 

 

Air drying, 70

o

C, RH:15% 

0.02-0.8 

0.12-0 

Rahman & Potluri 1990 

18. Sweat Potatoes 

 

 

 

Air drying, 40

o

C, RH:30% 

0.1 

0.04 

Suzuki et al. 1976 

 
 

background image

 

2.4 Factors affecting structural properties 
 

During drying, significant changes in structural properties can be observed as 

water is removed from the moist material. The main aspect, as far as structural 
properties are concerned, is to control the product apparent density and porosity and 
to yield products of different physical structures for various uses, choosing an 
appropriate drying method and conditions. 
      As an explanation of the observed changes of structural properties during drying, 
it could be presumed that in the early stages of drying, the cellular tissues are elastic 
enough to shrink into the space left by the evaporated moisture. As the drying process 
proceeds, structural changes in the cellular tissues result in a more rigid network, thus 
favouring the development of porosity. This behaviour clearly depends on various 
factors, which specify the structural properties of the dried material. These factors are 
analytically examined in the following paragraphs: 

 

• 

moisture content  

• 

drying method 

• 

drying conditions 

 

Considering that most of dehydrated products will be rehydrated, a basic aspect 

seems to be that the structural behaviour of rehydrated products should be close to 
that of fresh materials. The effect of drying method on structural properties of 
rehydrated products is also examined in this chapter 

 
 

2.4.1 Effect of moisture content on structural properties 
 

Structural properties of foods are strongly affected by material moisture content. 

Diffusion of water molecules during drying forms cracks to the solid structure, 
causing structural damage and significant changes to all structural properties. Figure 1 
presents the variation of true density, apparent density, porosity and specific volume 
for apple, banana and carrot during conventional drying (70

o

C, 15% relative 

humidity).  

  True density increases as the water is removed, which should be expected since 

true density ranges between the density of water and the dry solids density. Thus, as 
the water is removed, the true density reaches the value of the material dry solid 
density.  

Apparent density ranges between the density of water and the density of the 

completely dry material (

ρ

b0

). As a result, the value of apparent density at high 

moisture content, approximates the density of water, while at low moisture content 
values, it tends to the value of 

ρ

b0

. Thus, apparent density of apples decreases with 

moisture content, while it increases for carrot and banana, as water is removed during 
conventional drying.  

Porosity of food materials increases in general while moisture content is 

decreased. The final porosity values of dehydrated products depend on the material 
structure as well as the drying conditions. Dried apple (Fig. 1) develops the highest 
porosity values, while the shrinkage phenomenon seems to be less intense. For the 
specific drying conditions, banana and carrot seem to shrink intensely, developing 
lower porosities. 

background image

Specific volume decreases linearly with moisture content during conventional 

drying, showing similar values for all the materials. 

 

Figure 1. Structural properties during conventional drying (70

o

C, 15% RH). 

 

Apple

1.0

1.5

2.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

T

ru

e de

ns

it

(k

g/

lt

)

Banana

C arrot

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

A

p

pa

re

nt

 de

ns

it

y

 (

k

g/

lt

)

Apple

C arrot

Banana

0.0

0.5

1.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/ kg db)

Po

ro

si

ty

Apple

Banana

C arrot

0

5

10

15

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

S

p

e

c.

 V

o

lu

m

e

(l

t/k

g

 d

b)

Apple

C arrot

Banana

background image

2.4.2 Effect of drying method on structural properties 
 

Structural properties are greatly affected by the drying method. Figure 2 

presents the effect of drying method on the structural properties of two materials. It 
was chosen to present one fruit and one vegetable, for which there are enough 
experimental data.   

True density is not affected by drying method. An exception seems to be the 

case of osmotic dehydration. Osmotic dehydration influences true density values, as 
mass transfer phenomena take place during osmotic treatment. Water loss and solids 
gain of osmo-dehydrated fruits affect the dry solids density, which reaches the value 
of sugar density. During all drying methods, true density increases as water is 
removed. This should be expected, since true density ranges between the density of 
water and the dry solids density. Thus, as water is removed, the true density reaches 
the value of the dry solids density.  

 

Apparent Density is strongly affected by dehydration process. More specifically, 

the apparent density values during vacuum drying were significantly lower than those 
of conventional drying for all materials. As far as freeze dried materials are 
concerned, the values of apparent density are the lowest noticed. Also, the apparent 
density of microwave - dried products seem to depend on the material structure.  
Osmotic dehydration increases, in general, the apparent density of fruits. The apparent 
density of apples decreases with moisture content for all dehydration methods. For 
potato, the apparent density increases with moisture content for vacuum and 
conventional drying, while it decreases during microwave and freeze drying. 
Apparent density ranges between the density of water and the density of the 
completely dry material (

ρ

b0

). As a result, the value of apparent density at high 

moisture content, approximates the density of water, while at low moisture content 
values, it tends to the value of ρ

b0

. Drying method conditions are expected to highly 

affect ρ

b0

, which has also been noticed through the parameters estimation procedure.  

 
Porosity  of freeze dried materials is always higher in comparison to all other 

dehydration processes (80-90%). Porosity of microwave dried potato follows (75%), 
while microwave dried apple does not develop high porosity (25%). Vacuum dried 
apple developed high porosity (70%), while for vacuum dried potato porosity values 
were lower (25%). 
 

Specific Volume reduction is almost absent in freeze dried materials. That 

happens because a very limited shrinkage is detected in freeze dried samples, which 
are characterised by a structure with minimum deformation in respect to fresh 
samples. For all the other methods, specific volume does not vary significantly with 
the drying method. So, for conventional and osmotically dehydrated materials, the 
shrinkage phenomenon is very intensive, while this phenomenon is less intensive for 
vacuum dried and microwave dried materials. 

 

 

background image

10 

APPLE

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

A

ppa

re

nt

 de

ns

it

(k

g/lt

)

APPLE

1.0

1.5

2.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

T

rue

 de

n

sit

y (

k

g/

lt

)

conv. drying
vacuum drying
microwaves
osmotic deh.
freeze drying
Calculated

APPLE

0.0

0.5

1.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/ kg db)

Po

ro

si

ty

APPLE

0

5

10

15

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

S

pe

c.

 V

ol

um

e(l

t/

k

g d

b)

POTATO

1.0

1.5

2.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

T

rue

 de

n

sit

y (

k

g/

lt

)

POTATO

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

A

ppa

re

nt

 de

ns

it

(k

g/lt

)

POTATO

0.0

0.5

1.0

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/ kg db)

Po

ro

si

ty

POTATO

0

5

10

15

0

5

10

M ois ture  conte nt (kg/kg db)

S

pe

c.

 V

ol

um

e(l

t/

k

g d

b)

 

Figure 2. Effect of drying method on structural properties of apple and potato. 
 

 

background image

11 

2.4.2 Effect of drying conditions on structural properties 

 

Drying conditions affect significantly the physical structure of a material. Thus, 

the same raw material dried with the same drying method may end up to a completely 
different material under different drying conditions. This suggests that the rate at 
which the material is dried and its structural properties are interrelated. The effect of 
some drying conditions, related to structural properties, which have been examined in 
the literature, are presented in the next paragraphs. More specifically, the following 
aspects are examined: 

 

The effect of pressure during vacuum drying 

The effect of temperature during freeze drying 

 
 
2.4.2.1 Effect of pressure during vacuum drying  
 

The effect of pressure on structural properties of dehydrated products was 

examined. Pressure affects significantly the percentage of air pores developed in the 
final dry product. Consequently, only apparent density and porosity are expected to be 
affected by pressure during vacuum dehydration (Figure 3).  

Apparent density of dried materials decreases as vacuum pressure decreases, 

which mean that lower pressure during vacuum dehydration prevents structural 
collapse of foods. This phenomenon seems to be more intense for carrot and banana 
than for apple and potato.  

Porosity of dehydrated products increases as vacuum pressure decreases, which 

means that shrinkage can be prevented by controlling pressure, allowing high porosity 
values in the final products.  

 

Figure 3. Effect of pressure on structural properties of vacuum dried materials. 

Banana

Apple

C arrot

Potato

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0

500

1000

Pre s s ure   (mbar) 

A

ppa

re

nt

 de

ns

it

y o

f d

ry

 s

ol

ids

 (

k

g

/l)

Banana

Apple

C arrot

Potato

0

0.5

1

0

500

1000

Pre s s ure   (mbar)

P

o

ro

si

ty

 of

 d

ry s

o

lid

s

background image

12 

 
2.4.2.2 Effect of temperature during freeze drying 
 

Freeze drying conditions affect significantly structural properties of dried 

materials. Apparent density and porosity values of the final product depend on 
whether on not the frozen product was kept below a critical temperature, the collapse 
temperature during the sublimation of ice. The collapse temperature is related to the 
glass transition temperature, which is the temperature above which the solute matrix 
loses its shape. The effect of temperature on apparent density and porosity of freeze 
dried materials is presented in Figure 4.  

Apparent density of freeze dried plant materials, as determined experimentally, 

was strongly affected by the freeze drying conditions (Fig. 4). More specifically, all 
materials did not shrink significantly during freeze drying at low temperatures (lower 
than the estimated glass transition temperature T

g

= - 45°C) and they resulted in low 

apparent densities. The shrinkage was considerably more significant when freeze 
drying occurred at reduced vacuums and, consequently, at higher temperatures. The 
apparent density of freeze dried materials decreased as the temperature was increased 
from (-50

°

C) to (-8

°

C). Apparent density of apple showed the greatest dependence on 

temperature, the density of carrot followed, while banana and potato showed the 
lowest dependence. Among the fresh samples, apple has the lowest bulk density, 
which is due to its greater contained volume of air. Therefore, during sublimation of 
the ice crystals, an additional volume (the empty pores) is available to shrink above 
the shrinkage temperature. 

Porosity  of freeze dried materials is shown in Fig. 4. The porosity was greatly 

affected by the freeze drying conditions. At low temperatures, the porosity for all 
materials was the highest noticed (90%), while it decreased for drying at higher 
temperatures. The reduction of the porosity varied from 30% for apple to 10% for the 
other materials. During freeze drying, detrimental effects occurred due to the glass to 
rubber transition of the CAS and the melting of ice which plasticized the matrix and 
decreased the porosity, as the initial sample temperature was increased. Fresh apple 
has the greatest porosity value, which means that the pore percentage is higher and 
therefore a greater volume of pores is available to shrink.  

 

Figure 4. Effect of temperature on structural properties of freeze dried materials. 

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

220

240

260

280

Te mpe rature  (K)

A

ppa

re

nt

 D

e

ns

it

y

 (

k

g

/lt)

0.7

0.8

0.9

1

220

240

260

280

Te mpe rature  (K)

Po

ro

si

ty

Apple
Potato
C arrot
Banana
C alculated

background image

13 

 
 
 
2.4.2 Effect of drying method on structural properties of rehydrated products 
 

Structural changes that take place during drying cannot be restored by a simple 

addition of water. Examining structural properties of dehydrated products during 
rehydration is a measure of the injury to the material caused by drying. The degree of 
rehydration is depended also on the degree of structural disruption. The effect of 
drying method on structural properties of apple is presented in figure 5. 
  

True density is not affected by drying method and it is the same during 

dehydration and rehydration for the same moisture content. That means that only 
material and moisture content affect true density. Thus, as water is removed during 
dehydration, true density reaches the value of the dry solid density, while as water is 
gained during rehydration true density decreases again following the same route.  

Apparent density during rehydration follows the same mode as during 

dehydration, which means that apparent density of apple increases with moisture 
content for the examined drying methods. It drops significantly during rehydration for 
all the drying methods, having lower values than those during dehydration. That 
means higher air pores proportion during rehydration, and that cellular and structural 
disruption, which takes place during drying, results in reduced hydrophilic properties 
and inability to imbibe sufficiently water, leaving pores uncovered. Moreover, the 
inflation phenomenon, which takes place during rehydration, results in decrement of 
apparent density during rehydration. As it may be seen, the hysteresis phenomenon 
appears for apparent density during rehydration and the degree of that phenomenon 
depends on the drying method.  

Porosity of dehydrated products decreases during rehydration for all the 

examined materials. The hysteresis phenomenon is noticed for all drying methods, 
which appears as an increment of porosity values during rehydration in comparison to 
those noticed during dehydration. The reduced hydrophilic properties and the inability 
to imbibe sufficiently water, leaving pores uncovered, result in higher porosity values. 
Shrinkage phenomena that take place during dehydration prevent rehydration and 
develop products with higher porosity values. Freeze dried materials, seem to have the 
highest rehydration ability, while air and microwave vacuum products show the 
lowest noticed. 
 

background image

14 

 
Figure 5 Effect of temperature on structural properties of freeze dried materials. 
 

APPLE

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0

2

4

M oisture  conte nt (kg/kg db)

A

ppa

re

nt

 de

ns

it

y

 (k

g

/l

t)

APPLE

0.0

0.5

1.0

0

2

4

M oisture  conte nt (kg/ kg db)

Po

ro

si

ty

APPLE

0

5

10

15

0

2

4

M oisture  conte nt (kg/kg db)

S

p

e

c.

 V

o

lu

m

e

(l

t/

k

d

b)

APPLE

1.0

1.5

2.0

0

2

4

M oisture  conte nt (kg/kg db)

T

rue

 de

n

si

ty

 (

k

g

/l

t)

D e hydration
conv. drying
vacuum drying
microwaves

osmotic deh.
freeze drying
Calculated
R e hydration
microwaves
conv. Drying

vacuum drying
osmotic deh.
freeze drying
Calculated

background image

15 

2.5 Mathematical modeling 
 

Many attempts have been made in the literature for the development of structural 

models. The main purpose of a structural model is to describe the relation of porosity 
development with moisture content. Most of these approaches require knowledge of 
transport properties and are rather complicated.  

Lozano et al. 1980 & 1983, developed a general model to correlate shrinkage 

properties for fruits and vegetables. They suggested two alternative approaches; the 
first considers porosity to depend on the shrinkage of the sample over all dimensions, 
while the second takes into account the shrinkage of the cells of the cellular tissue of 
the material. This approach requires knowledge of transport properties in general and 
porosity in particular, which are not usually available. 

Suzuki et al. 1976 developed three equations, which apply to three different 

drying models: uniform drying, core drying and semicore drying. The first model 
results in two alternative equations: one needs data for equilibrium moisture contents 
and bulk density and the other requires the initial moisture content and bulk density of 
the material. The second and the third model need the initial and equilibrium values 
for moisture and bulk density. 

A mathematical model, which predicts the porosity development during drying 

and correlates it with the material moisture content, would be useful. It should be 
simple, generalized and contain parameters with physical meaning.  

A simple mathematical model is presented here to predict bulk density, particle 

density, porosity and specific volume versus material moisture content ( Krokida et al. 
1997,  Zogzas et al. 1994). The proposed model is summarised in Table 2. It is a 
simple model, generalized for all the materials. 

This model involves four parameters with physical meaning: the density of 

enclosed water 

ρ

w

, the dry solids density 

ρ

s

, the dry solids bulk density ρ

b0

 and the 

shrinkage coefficient 

β

. Equation (1) is used for the determination of true density (

ρ

p

as function of moisture content (X), considering that particle density ranges between 
the dry solid density (

ρ

s

) and the density of the water (

ρ

w

). It corresponds to a two-

phase serial mixing model. Similarly, in equation (2) bulk density ranges between the 
bulk density of dry solids (

ρ

b0

) and the enclosed water density (

ρ

w

). Again, equation 

(2) can be considered as a two-phase structural model. The total porosity is a function 
of apparent density and particle density, equation (3). The definition of specific 
volume involves three parameters: the bulk density of dry solids (

ρ

b0

), the enclosed 

water density (

ρ

w

) and the shrinkage coefficient 

β′

, equation (4). 

The effect of factors such as material, drying method and drying conditions on 

the examined structural properties is taken into account through their effect on the 
four parameters incorporated in the structural model proposed (

ρ

s

,

 ρ

w

β

ρ

b0

).  

Five drying methods were examined: conventional (70

o

C, 15% RH), vacuum 

(70

o

C, 30mbar), osmotic pre-treatment, microwave-conventional and freeze drying

. 

The four parameters were estimated for each drying method during dehydration and 
rehydration procedures and the results are presented in Table 2 for apple.  

The effect of pressure on structural properties during vacuum drying, is expressed 

through its effect on 

ρ

b0

,  using an exponential relation, while all other parameters 

were not found to be affected by pressure changes. The estimated parameters are 
presented in Table 2 again for apple.    

The effect of temperature on structural properties during freeze drying, is 

expressed through its effect on 

ρ

b0

,  using an exponential relation, while all other 

background image

16 

parameters were not found to be affected by sublimation temperature during drying. 
The estimated parameters are presented in Table 2, again for apple.    

 

TABLE 2. 

Mathematical Model 

 
1. Properties 

ρ

p

  

True density  

 

 

(kg/m

3

)  

ρ

b

  

Apparent density  

 

(kg/m

3

)  

ε 

 

Porosity 

 

   (-) 

υ  

Specific volume   

  

(m

3

/kg db) 

 

 

 

 

2. Factors 
Χ  

Material moisture content    

(kg/kg db) 

 

 

 

 

 

3. Properties Equations 

ρ

= (1+X)/(1/ 

ρ

s

+X/ 

ρ

w

  (1) 

 

ρ

= (1+X)/(1/ 

ρ

b0

+

β′⋅

X/ 

ρ

w

)   (2)  

ε 

= 1 - 

ρ

b

/

ρ

p

 

 

 

 

(3) 

 

υ 

= 1/

ρ

bo

+ β

′⋅

X / 

ρ

w

 

 

 

(4) 

 

 

 

 

 

 

4. Parameters 

ρ

w

  

Enclosed water density 

  

(kg/m

3

ρ

s

  

Dry solids density 

 

 (kg/m

3

 

ρ

b0

 

Dry solids bulk density 

  

(kg/m

3

β′

 volume-shrinkage 

coefficient (-) 

 
5. Factors affecting the parameters  

• 

Material 

• 

Drying method 

Conventional (70

o

C, 15% RH) 

Vacuum (70

o

C, 30mbar) 

Osmotic pre-treatment 
Microwave-conventional 
Freeze 
 

Application material: Apple 

 Material/Method 

ρρρρ

ρρρρ

w

 

ββββ

΄ 

ρρρρ

bo

 

Convective 

0,99 

0,56 

Vacuum 

0,96 

0,39 

Microwave 

1,01 

0,56 

Freeze 

0,34 

0,12 

D

ryin

g 

Osmotic 

1,10 

0,73 

Convective 

1,30 

0,56 

Vacuum 

1,31 

0,39 

Microwave 

1,30 

0,56 

Freeze 

0,81 

0,12 

R

ehy

dra

t.

 

Osmotic 

 
 
 
 

1,67 

 
 
 
 

1,02 

1,22 

0,73 

 

• 

Drying conditions 

Effect of pressure during vacuum drying 

ρ

b0

=

 0.55

 P

0.10 

 

 
- Effect of temperature during freeze drying 

ρ

 b0

 = 1.1

×

10

-6

exp(0.048 T) 

 

 

background image

17 

 
 
 

3. OPTICAL PROPERTIES (Color) 
 
3.1 Definition 

 
Color is the sensation experienced by an individual when energy in the form of 

radiation within the visible spectrum falls upon the retina of the eye. That color is a 
sensation dependent upon what a person sees can not be overemphasized. Also there 
are several factors, which influence the radiation and, subsequently, the exact color, or 
sensation, which the individual perceives. These factors include: 

 
1.  The spectral energy distribution of the light 
2.  The conditions under which the color is being viewed 
3.  The spectral characteristics of the object, with respect to absorption, reflection  
      and transmission 
4.  The sensitivity of the eye 

 

Thus, before measuring the color of any object, it is necessary to understand the 

physical, physiological and psychological aspects of the stimulation, which ultimately 
result in the visual perception of the color of an object.  

For the determination of color solids the CIE system (International Commission 

on Illumination) has been developed. The CIE has adopted methods for the 
measurement and specification of color which include: 

 
1.  The use of standard light sources as prescribed by CIE definition 
2.  Exact conditions for the observation or measurement of sample color 
3.  The use of appropriate mathematical units in which to express the color of an 

object 

4. Definition of “standard observer” curves or tables relating objective 

measurement to visual response, and thus, measuring what the eye sees. 

 
The color of the material changes during dehydration not only due to evaporation 

of the surface water but also due to certain reactions, such as enzymatic browning, 
non-enzymatic browning and caramelization reactions (Kudra and Strumillo, 1998). 
These reactions may be undesirable for many products, thus the regulation of color 
during drying is the subject of various procedures, such as temperature deviation of 
specified ranges, intermittent drying, use of color protective agents, (e.g. sulfur 
dioxide) etc. 
   
 
3.2 Experimental Measurement 
 

There are certain methodologies for analyzing the color. The types of 

colorimeters that have been employed widely in food applications in America, to date, 
are the Hunterlab instruments, the Gardner series, the Color-Eye, the Colormaster and 
the Tintometer.  

The most common color measurement units are the RGB (Red, Green, Blue), 

Lab (Lightness, Redness-greenness, Yellowness-blueness) and XYZ scales that 

background image

18 

analyze the color into these parameters, so that each composite color can be easily 
quantified by a set of three numbers. 

Conversion of data from one type of instrument to another is usually via the CIE 

XYZ system, and equations are provided with instructions from each manufacturer. 
Clydesdale and Podlesny (1968) published a computer program for these 
interconversions. The Agtron has also been used widely in food applications, but there 
are no satisfactory methods to convert Agtron data to XYZ

The measurement of color is done through colorimetric techniques by analysis 

of the spectrum of light produced by an instrument and reflected on the product’s 
surface. The color may be measured on line and lead to mechanical sorting of the 
product, based on color evaluation. Other techniques involved in the browning of 
foods make use of spectrophotometers to analyze the extend of browning. The 
browning may be a very important qualitative parameter, since apart from the 
desirable or undesirable appearance of food; it may also lead to significant nutrient 
losses. 

 
 

3.3 Experimental data 
 

The color of foods is important to their acceptability.  In a large-scale consumer 

study product quality was related to color (Eagerman, 1978). Instrumental techniques 
have been applied to obtain objective color evaluation.  

  The kinetics of browning has been studied by Bolin & Steele (1987) and Sapers 

& Ziolkowski (1987). Bolin & Steele (1987) used low oxygen pressure or sulfur dioxide 
processing to avoid the oxidative type of non enzymatic browning which, as they 
showed, accounts for 60-70% of the total browning during storage. Sapers & Ziolkowski 
(1967) added erythorbic or ascorbic acid to eliminate the enzymatic browning of cut 
surfaces of fruits in order to eliminate the use of sulfur dioxide from treatment prior to 
drying. Sulfur dioxide is a good color preservative of fresh fruits and vegetables, as it 
retards both enzymatic and non-enzymatic browning reactions, but its extensive use in 
foods has been questioned, as it might cause some health problems.  

The color development has been studied by several researchers for a number of 

products. The effect of various drying methods and conditions on color degradation 
has been measured. Blanching is often used before drying of most vegetables, in order 
to prevent the development of off flavours in subsequent storage. Many studies have 
been conducted to determine whether steam or water blanching was the more efficient 
when one considers the loss of nutrients as a result blanching (Voirol 1980). Steam 
blanching is usually expected to conserve more soluble nutrients than water 
blanching, but there is some indication that color of green vegetables is adversely 
affected by steam (Odland & Eheart 1975). 

 

Table 3 gives the most important references for color measurements of fruits 

and vegetables. The values of color in Lab scale, as well as the method and conditions 
are also reported. 

 
 
 
 
 
 
 

background image

19 

Table 3 

References of color measurements 

 

Material 

Drying method 

Moisture 

content 

L a  b 

References 

1. Apple 

 

 

 

 

 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Osmotic dehydration glucose 
Microwave drying  
Freeze drying 

0.1 64.8 

50 
35 
55 
76 

6.69 
7.73 
1.12 
4.73 
0.97 

20.2 
22.1 
16.2 
18.7 
12.8 

Krokida et al. 1998b; 1999a 

Heating 56-95

o

C  

31 

9.6 

Lozano & Ibarz, 1997 

Air drying 70

o

C, aw:0.5-0.7 

0.1 

50-70 

0-10 

0-4 

Bolin & Steele, 1987 

Air drying, 1-21

o

C 0.13-0.26 

30-60 

8-20 

1-8 

Sayaverda-Soto & Montgomery, 
1988 

2. Banana 

 

 

 

 

 

Air drying, 90

o

C, 

RH:25% 

0.04-0.06 -10 

-2 0.4-1 4-10 

Chua et al., 1999 

Osmotic deh 50-70

o

C sucrose 

65 

15 

Waliszewski et al., 1999 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Osmotic dehydration glucose 
Microwave drying  
Freeze drying 
 

0.1 10 

14 
33 
50 
53 

40.9 
44.2 
2.47 
9.57 
3.56 

18.3 
17.4 
12.7 
17.6 
13.7 

Krokida et al., 1998c; 1999b 

3. Basil 

 

 

 

 

 

Air drying 35-50

o

 

0.1 27-35 

-1.5-5 

10-16 

Rocha et al., 1993 

4. Blueberries 

 

 

 

 

 

Air drying 
Freeze drying 
Osmo-convective 35-55

o

 

 30 

27.8 

-2-3.5 

1.43 
1.95 

27-32 

-4.05 
-3.31 
1-3.9 

Nsonzi & Ramaswamy, 1998 

5. Carrots 

 

 

 

 

 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Microwave drying  
Freeze drying 

0.1 45 

43 
76 
30 

15.7 
20.2 
19.8 
13.8 

22.0 
20.1 
21.7 
18.9 

Krokida et al., 1998c; 1999b 

Water blanched 

 

 

19-24 

 

Eshtiaghi et al., 1994 

Drying in batch tank (82

o

C) 0.1 

42-50 

-2 

10-19 

Howard et al., 1996 

Air drying 
 

 33-37 

32-24 

16-19 

Zhao & Chang, 1995 

6. Corn 

 

 

 

 

 

Fluidized bed drying,  
150-170

o

 

0.19 40-50 

8-10 

18-23 

Soponronnarit et al., 1999 

7. Currant syrups 

 

 

 

 

 

Drying, 100

o

 

 56 

50 

39 

Skrede, 1985 

8. Green Alfalfa 

 

 

 

 

 

Air drying 40-90

o

 

0.1  

20-1 

 

Sokhansanj & Patil, 1996 

9. Green beams 

 

 

 

 

 

Water blanching 
Steam blanching 
Microwave blanching 
Convention oven blanching 

 51.2 

51.6 
55.2 
52.6 

-27.7 
-29.4 
-22.7 
-23.6 

22.6 
21.3 
22.2 
21.2 

Muftugil, 1986 

Water blanched 
 

2 36-42 

   

Eshtiaghi et al., 1994 

background image

20 

10. Guava 

 

 

 

 

 

Air drying, 90

o

C, RH:25% 

 

0.04-0.06 5-20  -1 

1 5-20 

Chua et al., 1999 

11. Melon 

 

 

 

 

 

Air drying, 90

o

 

0.9 55-44 

10-12 

19-22 

Simandjuntak et al., 1996 

12. Paprika 

 

 

 

 

 

Natural drying 
 

 50 

35 

15 

Guevara & Gonzalez, 1996 

13. Pea Puree 

 

 

 

 

 

Air drying, 110-125

o

 

0.1  

23-51 

 

Shin & Bhowmik, 1995 

14. Peach pulp 

 

 

 

 

 

Heating 56-95

o

 

 29 

14.9 

Lozano & Ibarz, 1997 

15. Pecan kernels 

 

 

 

 

 

Steam treated 93

o

 

2.5 30-33 

9-10 

12-13 

Senter et al., 1984 

16. Plum pulp 

 

 

 

 

 

Heating 56-95

o

 

 25 

8.8 

Lozano & Ibarz, 1997 

17. Potato 

 

 

 

 

 

Air drying, 90

o

C, RH:25% 

0.04-0.06 

10-30 

-0.1 

   8-18 

Chua et al., 1999 

Air drying, 70

o

C, 10% 

Vacuum drying, 30-900mbar 
Microwave drying  
Freeze drying 

0.1 45 

46 
40 
40 

29.9 
35.3 

35 

5.07 

16 

13.1 
15.1 
12.8 

Krokida et al., 1998c; 1999b 

Water blanched 
 

  

-2-4.5 

 

Eshtiaghi et al., 1994 

18. Rice 

 

 

 

 

 

Extrusion 
 

0.07 47-70 

-0.9 

8-13 

Kapanidis & Lee, 1996 

19. Rice brown 

 

 

 

 

 

Air drying 
 

0.06 78.9 

0.4 12.3 

Martinez-Bustos et al., 1996 

20. Soy proteins 

 

 

 

 

 

Heat treatment 25-55

o

 

0.8 70 

-2 0.5 

Dybowska & Fujio, 1998 

21. Spinach 

 

 

 

 

 

Freeze drying 
Steam blanched 
Water blanched 
Microwave blanched 
 

0.1 20 

23.3 
20.9 
22.4 

-4.2 
-5.8 
-7.1 
-6.4 

10.1 
12.7 
12.9 
11.6 

Quenzer & Burns, 1981 

22. Strawberry suryp 

 

 

 

 

 

Drying, 100

o

 

 70 

52 

44 

Skrede et al., 1992 

23. Surimi gels 

 

 

 

 

 

Air drying 
 

0.7 0.8 

78-80  -4  -3 

7-4 

Park, 1995 

24. Tea 

 

 

 

 

 

Air drying, 40

o

 

0.05 78 10 49 

Toit & Joubert, 1998 

25. Turmeric 

 

 

 

 

 

Air drying 35-60

o

C 0.06 

60 

19 

38 

McGaw et al., 1998 

 

 

background image

21 

3.4 Factors affecting optical properties 
 

Colour changes, measured by tristimulus reflectance colorimetry, are related to 

browning reactions that take place during drying of fruits and vegetables. As a result, 
the kinetics of browning reactions defines color changes during drying. Color kinetics 
are affected by many factors, the most important of which are analytically examined 
at the following paragraphs. 

 

• 

drying method: the effect of five drying methods is examined (conventional, 
vacuum, microwave, osmotic and freeze drying) 

• 

drying condition: the effect of some drying parameters that have been 
experimentally proved that affect color kinetics is examined. 

 
 

3.4.1 Effect of drying method on optical properties 

 

The drying method affects significantly the color of dehydrated products.  
The experimental and calculated values of lightness (L), redness (a) and 

yellowness (b) of apple during the five drying methods are shown in Fig. 5.  

The tendency of lightness parameter (L) during drying is not quite clear, due to 

significant experimental error. However, there are some conclusions that result from 
these data. As shown in Fig. 5, the lightness parameter (L) decreased significantly during 
air, vacuum and microwave drying. Although the lightness parameter of the osmotically 
pretreated samples was lower than that of fresh ones, it showed a remarkable stability 
over the whole duration of drying (Fig. 5). The lightness of freeze dried materials was 
slightly increased during drying. 

The browning of fruits and vegetables during drying is due to both enzymatic and 

non-enzymatic browning reactions. The infusion of sugars in fruits causes a relative 
stability of color parameters (L, a, b), especially in comparison to air dried samples, 
which experienced an extensive browning. This is possibly due to the existence of 
sugars, which cause the relative inactivation of enzymes, which are responsible for the 
enzymatic browning. Freeze drying removes water by sublimation of ice and prevents 
enzymatic browning reactions, resulting in relative stability of the color parameters (L, a, 
b). 

The  (a) value of dried materials increased significantly during air drying. The 

increase of a-value denotes a more red chroma, which is indicative of the browning 
reaction. Microwave and vacuum drying caused a smaller increment of redness (a), 
which means that the final products are less brown than air dried ones. Freeze dried 
materials showed the smaller increment of redness (a) than all the others. Thus, freeze 
drying prevents browning during drying. On the other hand, the osmotically treated 
samples keep their a-value relatively constant. The initial value of a-value is larger for 
the osmotically pretreated samples. The relative increase, however, of a-value for all 
osmotically pretreated samples is very small compared to the significant increase for 
untreated samples.  

Similar to the behavior of chroma parameter (a) is the increase of value of chroma 

parameter b (yellowness). This value increased fast for air dried samples, as air drying at 
70

°

C proceeded, followed by a smaller increment of microwave and vacuum dried ones. 

Osmotically and freeze dried samples showed the smaller increment of yellowness (b).  
 

The different behavior of dried samples under various drying methods shows that 

the drying method affects significantly browning reactions that occur during drying. The 

background image

22 

osmotically treated and freeze dried samples keep their color intact upon subsequent air 
drying. Thus, a method for color preservation is the immersion of fruits in sugar solution. 
The color preservation may be seen by the relative constant lightness parameter L 
(almost constant or an insignificant decrease) and chroma parameters (a, b), which 
experience only a small increase. Thus, osmotic and freeze drying seem to prevent color 
deterioration during drying, resulting in products with superior color compared to that of 
dried with other methods.  

 
 

 

Figure 5. Effect of drying method on color parameters of apple 

 

Apple

-2

2

6

10

0

300

600

Time  (min)

Red

n

es

s (

a)

C onv. drying
Vacuum drying
M icrowaves
Freeze drying
O smotic  deh.
C alculated

5

10

15

20

0

300

600

Time  (min)

Ye

llo

wn

e

ss

 (

b

)

0

40

80

0

300

600

Time  (min)

L

ig

h

tne

ss

 (L

)

background image

23 

3.4.2 Effect of drying conditions on optical properties  
 

Drying conditions affect significantly the kinetics of color degradation during 

drying. Thus, the color of a dried product from rapid and slow drying techniques is 
very different. The effects of some drying conditions on optical properties, which 
have been examined in the literature, are presented in the next paragraphs. More 
specifically it is examined: 

• 

The effect of temperature and air humidity during conventional drying 

• 

The effect of temperature during vacuum drying 

• 

The effect of method of pre-treatment  

 
3.4.2.1 Effect of temperature and humidity during conventional drying 
 

The lightness (L) of dehydrated materials is not affected by temperature and air 

relative humidity for all the examined materials and drying methods. 

Color difference Δa during conventional drying at various temperatures and air 

humidities is presented in Figure 6. It is evident that redness (a) of dehydrated 
materials is strongly affected by temperature and air relative humidity. Redness 
increases during drying for all the examined materials and all conditions. Redness of 
dehydrated products increases as drying temperature increases and relative humidity 
decreases for all yellow materials. The effect of temperature on changes of redness 
during conventional drying seems to be more intense than the effect of air relative 
humidity for all materials. Color changes may be associated to Maillard reactions 
(Hodge, 1953). 

Color difference Δb during conventional drying at various temperatures and air 

relative humidities is presented in Figure 6. It is evident that yellowness (b) of 
dehydrated materials is strongly affected by temperature and air relative humidity. 
Yellowness (b) is increased during drying for all the examined materials and all 
conditions. Yellowness of dehydrated products is increased as drying temperature 
decreases and relative humidity increases, for all yellow materials (apple, potato, 
banana). The effect of temperature on changes of yellowness (b) seems to be more 
intense than the effect of air relative humidity, for all cases. 

 

Figure 6 Effect of drying conditions on color parameters of air dried banana. 

B a na na

0

5

1 0

0

3 0 0

6 0 0

T im e   (m in)

Δ

b

B a na na

0

5

1 0

0

3 0 0

6 0 0

T im e   (m in)

Δ

a

5 0   C   -   1 5 %
7 0   C   -   1 5 %
7 0   C   -   3 0 %
7 0   C   -   4 0 %
9 0   C   -   1 5 %
C a lc ulated

background image

24 

 
 

3.5.2.2 Effect of temperature during vacuum drying 
 

Color difference Δa during vacuum drying at various temperatures is presented in 

Figure 7. It is evident that redness (a) of dehydrated materials is strongly affected by 
temperature. Redness of dehydrated products increases as drying temperature 
increases. 

Color difference Δb during vacuum drying at various temperatures is also 

presented in Figure 7. It is evident that yellowness (b) of dehydrated materials is 
strongly affected by temperature. Yellowness of dehydrated products is increased as 
drying temperature decreases. 

 
 

 

Figure 7. Effect of drying conditions on color parameters of vacuum dried banana. 
 

 
3.4.2.3 Effect of pre-treatment on optical properties 

 
The effect of pretreatment on color parameters of a fruit is shown in Figure 8. 
Water and steam blanched materials as well as salt pretreated ones showed a 

remarkable stability of lightness during drying, producing materials of high lightness 
values. 
 

Browning of fruits and vegetables during drying is typically related to both 

enzymatic and non-enzymatic browning reactions. The infusion of sugars in fruits during 
osmotic pretreatment causes a relative stability of color parameters (L, a, b), especially in 
comparison to convective dried samples, that experienced extensive browning. This is 
possibly due to the existence of sugars causing the relative inactivation of enzymes that 
are responsible for the enzymatic browning. Salt, water and steam blanching also 

B anana

0

4

8

12

0

200

400

Time  (min)

Δ

a

50 C  
70 C
90 C  
C alculated

B anana

0

4

8

0

200

400

Time  (min)

Δ

b

background image

25 

prevent enzymatic browning reactions, resulting in relative stability of the color 
parameters (L, a, b).  
 

The increase of "a" value denotes a deeper red chroma, which is indicative of the 

browning reaction. An exception seems to be the one for carrot where redness is 
relatively constant. Microwave pretreatment caused a smaller increase of "a" value, 
which means that the final products are less brown than air dried ones. Salt pretreated 
materials showed the smaller increase of "a" value than all others. Thus, salt 
pretreatment prevents browning during drying. On the other hand, water and steam 
blanched materials keep their a-value relatively constant. Steam blanching conserve 
more soluble nutrients and keep the redness (a) more constant than that of water 
blanching samples. Osmotic pretreatment also keep a-value relatively constant. The 
initial value of "a" value is larger for the osmotically pretreated samples. The relative 
increase, however, of "a" value for all osmotically pretreated samples is small indeed 
compared to the significant increase for untreated samples.  
 

Similar to the behavior of "a" value is the increase of value of chroma parameter 

b value (yellowness). This value increased fast for air dried samples, as air drying at 
70

°

C proceeded, followed by a smaller in of microwave dried ones. Osmotically and 

water, steam, and finally salt - pretreated samples showed the smaller increment of 
yellowness (b).  
 

The different behavior of dried samples, under various types of pretreatment, 

shows that the pretreatment procedure affects significantly browning reactions occurring 
during drying. Osmotically treated and blanched samples keep their color intact upon 
subsequent air drying. Thus, a method for color preservation is the immersion of fruits in 
sugar solution or the blanching before drying. The color preservation may be seen by the 
relative constant lightness parameter L (almost constant or an insignificant decrease) and 
chroma parameters (a, b), experiencing only a small increase. Thus, osmotic, salt, water 
and steam pretreatment seem to prevent color deterioration during drying, resulting in 
products with superior color, compared to that of dried with no pretreatment.  

 

 

 Figure 8 Effect of pretreatment on color parameters of banana. 

B a na na

- 2

2

6

1 0

0

3 0 0

6 0 0

T im e   (m in)

R

e

dne

ss

 (a

B a na na

0

6

1 2

1 8

0

3 0 0

6 0 0

T im e   (m in)

Y

e

llo

w

n

e

ss

 (

b

C o nv. d rying
W ate r  b la nching
S te a m  b la nching
S a lt  b la nc hing
M ic ro w a ve s
O smo tic   d eh.
C alc ula te d

background image

26 

 

2.5 Mathematical modeling 
 

Color of dehydrated products is correlated with the drying time, considering that 

color deterioration is caused by surface enzymatic reactions and is not related to the 
material moisture content. In order to determine the rate of color changes during 
drying, kinetics of the Hunter parameters, redness (a), yellowness (b) and lightness 
(L) were investigated. It is assumed that each parameter follows first order kinetics. 
The mathematical model is presented in Table 4. 

 

Table 4 

Color mathematical model 

 

 
1. Color parameters  
Lightness   (L) 
Red-Green   (a) 
Yellow-blue  

(b) 

 

 
2.Color kinetics. 

t)

exp(-k

=

C

C

C

-

C

c

e

o

e

 

 
3. Parameters 
C

o

 

 

  initial 

value 

C

e

 

 

  equilibrium 

value 

k

c

 

 

  rate 

constant 

(min

-1

 
4. Factors affecting the parameters  

• 

Material 

• 

Drying method 

 

Conventional (70

o

C, 15% RH) 

Vacuum (70

o

C, 30mbar) 

Osmotic pre-treatment 
Microwave-conventional 
Freeze 
 

• 

Drying conditions 

 

temperature (

o

C), air humidity (%) during conventional drying 

H

T

n

n

eo

e

(H/30)

(T/70)

C

=

C

 

H

T

m

m

co

c

(H/30)

(T/70)

k

=

k

 

temperature (

o

C) during vacuum drying 

T

n

eo

e

(T/70)

C

=

C

 

T

m

co

c

(T/70)

k

=

k

 

 

• 

Method of pre-treatment 

 

-  Water blanching 
-  Steam blanching 
-  Salt blanching 
-  Microwaves 
-  Osmotic dehydration 
 

background image

27 

4. TEXTURAL PROPERTIES (Compression analysis) 
 
4.1 Definition 

 

Texture is one of the most important parameters connected to product quality. 

Textural properties are usually related to mechanical tests, which examine the 
viscoelastic behavior of the material.  

Mechanical properties may be defined as those having to do with the behavior of 

the material under applied forces. Following this broad definition, such properties as 
stress - strain behavior of a material under static and dynamic loading as well as flow 
characteristics of a material can be classified as mechanical properties. 

The viscoelasticity is strongly related to complex quality characteristics 

perceived by people as mouth feeling. Measurement techniques include the small 
amplitude oscillatory compression tests, stress relaxation tests, creep tests and other 
dynamic mechanical analysis tests. 

 

A compression test is one of the most common techniques for the estimation of the 

texture. The simplest approach is to measure the maximum applied force or stress at 
fracture of the material. The quantification of difficult terms such as hardness and 
chewiness, has been made by a methodology called Texture Profile Analysis.  

The compression tests are performed applying constant deformation rate and 

recording force and deformation. Stress-strain compression curves are constructed. 
The compression test is usually continued until the fracture of specimens.  

Textural behaviour is related to the structure of foods (Ramana & Taylor, 1994). 

Textural characteristics depend on chemical and biophysical characteristics of the 
products (Moshenin, 1986; Bourne, 1992; Thiagu et al., 1993). The rheological 
behaviour of dehydrated products has been studied through both compression and 
relaxation stresses (Bagley, 1987; Mohan Rao, 1984; Katz & Labuza, 1981). Both 
tests examine the viscoelastic nature of the dehydrated materials, involving 
parameters of elasticity such as the elastic modulus (E). Compression parameters, 
such as maximum stress and corresponding strain, are usually investigated during 
various drying methods by various researchers.  

 

The references that are related to the textural properties of dehydrated fruits 

and vegetables are presented in Table 6. The corresponding drying method and 
textural parameters that each one measures is also mentioned. 

 

background image

28 

Table 6. 

References of textural properties 

 

Material 

Conditions 

Textural Parameters 

References 
 

1. Agar gel 

 

 

Fresh Stress 

(kg/cm

2

):0.26-2.7 Peleg 

1979 

2. Alfalfa 

 

 

Natural drying  

Maximum stress (kPa): 1-7 

Watts & Bilanski 1991 

3. Apple 

 

 

Fresh Stress 

(kg/cm

2

): 0.8-2.2 

Peleg 1979 

Fresh 

Failure force (N): 8 

Peleg & Calzada 1976 

Fresh 

Fracturability (N): 30 

Bourne & Comstock 1981 

Air drying, 50

o

Maximum stress (kPa): 418-537 

Al-Mashat & Zuritz 1993 

Irradiation  

Rupture force (N):230 

Cathalin & McNulty 1996 

Fresh 

Failure stress (kPa): 360-480 
Failure strain (%): 8-14 
Failure energy (kPa): 17-31 

Abbott & Lu 1996 

Heat treated (40

o

C) 

Firmness (N): 55 
Strength (kPa):173 
Brittleness:0.18 
Stifness (kPa):1299 

Lurie & Nussinovitch 1996 

Fresh 
 

Elastic modulus (MPa): 6.2-10 
Intex of firmness (Hz

2

-g): 1.7-2.2 10

8

 

Internal fricton: 0.034-0.160 
Absolute modulus (MPa): 6.7-12.6 
Storage modulus (MPa): 11-16 

Finney (1971; 1970) 
Abbott et al. 1968 
Morrow et al. 1971 
Hamann & Diehl 1978 

4. Banana 

 

 

Air drying 

Puncture force (N):0.3 
Shear force (N): 1-0.3 
Rupture force (N):1 
Firmness (kN m-1):0.2-1 
Elastic Modulus: 0.1 

Ramaswamy & Tung 1989 

Fresh 

Stress at failure(kPa):   17   

Kaletunc et al. 1991 

Fresh 

Elastic modulus (MPa): 0.85-2.72 

Finney et al. 1967 

5. Black pepper 

 

 

Air drying 

Failure force (N): 38-70 
Failure strain (%): 16-29 
Failure energy (J): 0.014-0.022 

Murthy & Battacharya 1998 

6. Blueberries 

 

 

Osmoconv. drying  
Freeze drying 
Air drying 

Hardness (N/mm

2

): 0.0034-0.0156 

                                 0.0013 
                                 0.0065 

Nsonzi & Ramaswamy 1998 

7. Bologna sausage 

 

 

Fresh Stress 

(kg/cm

2

): 1.9-4.6 

Peleg 1979 

8. Bread 

 

 

Fresh 

True strain: 0.94 

Calzada & Peleg 1978 

Fresh Stress 

(kg/cm

2

): 0.3 

Peleg 1979 

9. Cake butter 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): ¼*10

3

 Bourne 

1992 

10. Canola seeds 

 

 

Air drying (25-55

o

C) 

Total deformation (mm): 0.25-0.45 
Modulus of elasticity (kPa): 5-12 

Cenkowski et al. 1992 

background image

29 

 

11. Carrot 

 

 

Fresh 

Fracturability (N): 200 

Bourne & Comstock 1981 

Irradiation 

Rupture force (N): 140-180 

Cathalin & McNulty 1996 

Freeze drying 

Maximum force (N): 4.6 

Greaves et al. 1982 

12. Cheese 

 

 

Fresh 

Stress at failure(kPa):  43  

Kaletunc et al. 1991 

Fresh 

True strain: 0.40 

Calzada & Peleg 1978 

13. Cherries 

 

 

Fresh 

Maximum force (N): 6 

Alonso et al. 1994 

14. Chocolate spread 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 1/3*10

3

 Bourne 

1992 

15. Clay 

 

 

Air drying  

Maximum tensile stress (kPa): 600 
Maximum comp. stress (kPa): 300 

Itaya et al. 1999 

Spray drying 

Maximum tensile stress (kPa): 700 
Maximum compres stress (kPa): 300 

Gong & Mujumdar 1999 

16. Condensed milk 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 10

1

-10

4

 Bourne 

1992 

17. Corn 

 

 

Fresh 

Absolute modulus (MPa): 213-675 

Wen & Moshenin 1970 

18. Corn kernels 

 

 

Air drying (25-100

o

C) 

Maximum stress (MPa):2-3 
Relaxation modulus (MPa): 50-100 

Waananen & Okos 1992 

19. Corn meal 

 

 

Extrusion  

Fracture stress (kPa): 5.0-6.8 

Barrett et al. 1994 

Extrusion  

Moisture cont: 3-31%  
Compr.strength (N/mm2):5.2-15.8 
Stiffness (N/mm

2

):15-257 

Hakel et al. 1989 

20. Cream cheese 

 

 

Fresh 

Fracturability (N): 0.5 

Bourne & Comstock 1981 

21. Cumin Seed 

 

 

Air drying 

Rupture force (N): 14.7 

Singh & Goswami 1998 

22. Frankfurter 

 

 

Fresh 

Stress at failure(kPa):  70  

Kaletunc et al. 1991 

Fresh 

Fracturability (N): 10 

Bourne & Comstock 1981 

Fresh 

Absolute modulus (MPa): 1.4-2.3 

Webb et al. 1975 

23. Glucose syrup 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyn cm-2):0.5*10

3

-10

5

 Bourne 

1992 

24. Grains 

 

 

Microwave drying 

Max compr force (N): 60-100 N  

Kudra et al. 1994 

25. Grape skins 

 

 

Air drying 

Failure stress (MPa): 112-369 
Strain energy (N cm): 0.16-0.66 

Hankinson et al. 1977 

26. Honey 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 10

2

-10

4

 Bourne 

1992 

27. Jelly candy 

 

 

Fresh 

Stress at failure(kPa):   190 Deform 
at failure (%):50 

Kaletunc et al. 1991 

28. Kiwi 

 

 

Osmotic dehydration 

Compress force (kg): 1-10 

Torreggiani et al. 1999 

29. Lemon card 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 10

2

-10

3

 Bourne 

1992 

30. Marchmallow 

 

 

Fresh 

Stress at failure(kPa):   9  

Kaletunc et al. 1991 

background image

30 

31. Peaches 

 

 

Fresh Firmness 

(Hz

2

-g): 0.39-3.4x10

8

 

Stiffness coefficient: 0.54-1.6x10

5

 

Elastic modulus (MPa): 1.95-19.3 
Internal friction: 0.090-0.143 
Poisson’s ratio: 0.020-0.391 
Absolute modulus (MPa): 4-10 

Finney & Abbott 1972;  
Shackford & Clark 1970; 
Clark & Rao 1978 

32. Peanut butter 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyn cm

-2

): 0.5*10

3

 Bourne 

1992 

33. Pear 

 

 

Fresh Stress 

(kg/cm

2

): 2-3.3 

Peleg 1979 

Fresh 

Failure force (N): 7 

Peleg & Calzada 1976 

Fresh 

Stiffness coefficient: 9.0-10.7x106 
Elastic modulus (MPa):12-29 
Internal friction:0.072-0.099 
Shear modulus (MPa): 4.6-5.8 
Poissons ratio:0.252-0.354 

Amen et al. 1972 
Finney 1967 
 

34. Potato 

 

 

Fresh 

Stress at failure(kPa):   970  
Deform at failure (%):34 

Kaletunc et al. 1991 

Fresh 

True strain: 0.25 

Calzada & Peleg 1978 

Fresh Stress 

(kg/cm

2

): 1-1.8 

Peleg 1979 

Fresh 

Failure force (N): 40 

Peleg & Calzada 1976 

Irradiation 

Rupture force (N): 20 

Cathalin & McNulty 1996 

Fresh 

Absolute modulus (MPa): 5.9-13 
Internal friction: 0.082-0.118 
Elastic modulus (MPa): 5.9 

Finney & Norris 1967; 1968 

35. Raisins 

 

 

Solar drying,  

Stress (MPa) 0.1-0.3 
Work (mJ): 4-8 
 

Lewicki & Wolf 1995 

Natural drying  

Max Force (N): 19-98%  

Lewicki & Spiess 1995 

Air drying 

Relaxation time (sec): 140-935 

Karathanos et al. 1994 

36. Rice 

 

 

Fresh 

Absolute modulus (MPa): 840-4200 

Chattopadhyay et al. 1978 

37. Soybean Cotyled 

 

 

Air drying (25-55

o

C) 

Compressive strength (MPa): 5-25 
Tensile strength (MPa): 1-8 

Liu et al. 1990 

38. Squash 

 

 

Fresh 

True strain: 0.26 

Calzada & Peleg 1978 

39. Tobacco leaves 

 

 

Solar drying 

Elastic modulus (N/mm): 0.5-8.8 

Foutz et al. 1993 

40. Tomato ketchup 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 10

1

-10

2

 Bourne 

1992 

41. Turnips 

 

 

Fresh 

Absolute modulus (MPa): 7.69 

Harmann & Diehl 1978 

42. Water 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 10

1

-10

2

 Bourne 

1992 

43. Weat 

 

 

Fresh, triaxial tests 

Maximum stress (Mpa): 90-120 

Zhang et al. 1989 

Air drying 
Microwave drying 

Damage index 7 

Kudra et al. 1994 

Microwave drying 

Compress σ

max

(Mpa): 22-27 

                 ε (%): 5.5-6.5 

Wozniak & al. 1999 

44. Yogurt 

 

 

Fresh 

Shear stress (Dyne cm

-2

): 10

2

-10

3

 Bourne 

1992 

background image

31 

 
4.2 Mathematical model of compression test 
 

Solid and semi-solid materials behave usually as viscoelastic materials, with an 

elastic and a viscous component (Peleg, 1987). The viscoelastic behavior can be 
determined by compression (tension) tests. Hammerle and Mohsenin (1970) 
suggested that the compression characteristics of a material could be determined from 
constant deformation rate tests. Agricultural products exhibit characteristics of both  
liquid and  solid; and the time dependence behavior of such materials is referred to as 
viscoelasticity (Mohsenin 1986). When agricultural materials and food products are 
subjected to compression (or tension) tests, a fixed deformation rate (compression or 
tension) is applied on a sample until there is a fracture of the sample. The force (or 
stress) is measured as a function of deformation (strain), obtaining the stress - strain 
curve, which provides useful information on the viscoelastic properties of the 
material. 

A mathematical model to describe the non-linear elastic behaviour of various 

materials was proposed by Foutz et al. (1990, 1991): 

 

σ 

= Ε 

ε

 + d 

ε 

p

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Where  

σ 

= stress (kPa)  

ε 

= strain (Δl/l

o

)  

Ε = elastic parameter(kPa) 
d = viscoelastic parameter (kPa)  
p = viscoelastic exponent 

 
For small deformations (strains) many foods may be assumed to behave as linear 

elastic materials. Thus, the first linear part of the stress-strain curve is described by 
the elastic parameter (E). After that, the materials seem to follow viscoelastic 
behaviour, which is described by the second viscoelastic term of the above equation. 
The proposed equation does not specify the break point of the stress-strain curve, 
which corresponds to the maximum stress and maximum strain observed. 

Thus, it would be useful if the above equation included parameters such as the 
maximum stress and maximum strain, which are very important for the viscoelastic 
behavior of the materials. The mathematical model, which is presented in Table 7, to 
describe compression behavior, involves four parameters: the maximum stress (

σ

max

), 

the corresponding strain (

ε

max

), the elastic parameter (E) and the viscoelastic exponent 

(p). The maximum stress and strain represent the break point of the compression test, 
so they have major importance for the description of the rheological behavior of the 
materials. The elastic parameter (E) represents the linear part of the stress-strain curve 
and shows the elastic nature of the material. The viscoelastic exponent (p) represents 
the exponential part of the curve. The greater the viscoelastic exponent is, the more 
the behavior of the product deviates from linearity and becomes more viscous. All 
four parameters are related to the material moisture content during drying, through 
simple equations, which were extracted after data observation. 

 

 
 
 

background image

32 

 
 

TABLE 17. 

Compression test mathematical model 

Compression Test 

Viscoelastic Behavior (Stress-Strain Equation) 

σ

= Ε 

ε

+ (

σ

 max

-E 

ε

max

) (

ε

/

ε

max

)

p

 

 

 

 

 

 

  

Parameters 

σ

 max

   

maximum stress 

 

 

 

 

 

(kPa) 

ε

max

 

 

maximum strain 

 

 

 

 

 

(-) 

 elastic 

parameter 

     (kPa) 

p  viscoelastic 

parameter 

     (-) 

 
Parameter equations 

σ

 max 

= a/X

n

 + b X

m

   

 

 

 

 

 

 

 

  

ε

max

 

exp 

(-kX) 

(1-q)+q 

        

 

E=c X

r

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

p=g X

s

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Where 

σ

 

 

 

stress   

 

 

 

 

  

(kPa) 

ε

 

 

 

strain   

 

 

 

 

  

(-) 

  moisture 

content 

    (kg 

/kg 

db) 

 

 

 
4.3 Effect of drying method on compression behavior  
 

Some typical stress-strain curves for similar moisture contents, ranging from 0.02 

to 8 kg/kg db, are presented in Fig. 9. The first part of stress strain curve is linear, 
indicating the elastic behavior of the materials for small deformations. For larger 
strains, stress increased sharply until the end point, indicating the viscous nature of 
the material. The calculated stress - strain curve resulted from Eqn. 1. This equation 
contains as parameters the maximum stress and the maximum strain, the values of 
which were calculated for various moisture contents from Eqns. 2 and 3. The 
maximum stress and maximum strain were denoted as the end points of the stress 
strain curve (rupture point). 

Figure 10 presents the compression behavior of apple during various drying 

methods. 

The maximum stress decreased as the moisture content was decreased during air 

and vacuum drying. When the drying reached moisture contents lower than 
approximately X=1.8 kg water/kg dry solids, the maximum stress in a compression 
test increased considerably for both drying methods and for all the tested materials. 
The osmotically treated and freeze dried samples did not attain moisture contents 
higher than 1.8 kg/kg db. As a result, the shift in behaviour above this moisture 

background image

33 

content was not found and the values of b and m became zero. The maximum stress 
increased, as water content was decreased for both osmotic and freeze drying.  

As it may be seen, the maximum strain is significantly affected by the drying 

method. More specifically, maximum stress values during vacuum drying were lower 
than those of conventional drying, after the critical moisture content of 1.8 kg/kg db 
for all materials. On the contrary, for osmotically treated samples, maximum strain 
was higher than that of air dried materials. As far as freeze dried materials are 
concerned, the values of maximum stress were the lowest noticed.  

The elasticity parameter was found to decrease significantly as the moisture 

content of the fruits was decreased during drying, for all the drying methods and 
materials (Fig. 10). The elasticity of air dried samples appears to have greater values 
than the elasticity of osmotically treated samples for the same moisture content and it 
gave lower values than the elasticity of vacuum dried materials. Freeze dried 
materials had the highest values of elasticity parameter. Thus, it can be concluded that 
osmotic dehydration reduced the elastic nature of products, while vacuum drying and 
freeze drying increased their elasticity. 

The parameter p of the model, which expresses the deviation from linearity and 

thus the viscous nature of the material, was found to increase sharply as the moisture 
content was decreased for all dehydration methods. As the parameter p becomes 
larger during drying, the relative importance of the second term of stress-strain 
equation is larger. Osmotic dehydration seems to increase the viscous nature of 
materials, while vacuum drying decreases it, compared to conventional drying. Freeze 
dried materials seem to have the lowest viscous component. This conclusion comes in 
agreement with the plastisization of structure, resulting from sugars gain during 
osmotic dehydration, and the fragility of structure, due to high porosity after freeze 
drying.  

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figure 9. Stress-stain curves of apple during drying, at various moisture contents  

Apple

0

500

1000

0.00

0.50

1.00

Strain

S

tr

ess (

k

Pa

)

0.295

0.381

1.730

3.905

4.986

7.493

Calculated

background image

34 

 Figure 10 Effect of drying method on compression parameters of apple 

 

 

Apple

0.0

0.5

1.0

0

4

8

M oisture  Conte nt (kg/kg db)

M

a

x

imu

m S

tr

a

in

Apple

10

100

1000

10000

0

4

8

M oisture  Conte nt (kg/kg db)

M

a

x

imu

m S

tr

e

ss

 (

k

P

a

)

O smotic dehydr.
C onvent. drying
Vacuum drying
Freeze drying
C alculated

Apple

0

10

20

30

40

50

0

4

8

M oisture  Conte nt (kg/kg db)

E

la

sti

c Pa

ra

m

e

te

r (k

Pa

)

Apple

0

5

10

15

0

4

8

M oisture  Conte nt (kg/kg db)

V

is

co

e

la

st

ic

 E

x

po

ne

nt

background image

35 

4.4 Compression behavior during rehydration 

 
Considering that most of dehydrated products are rehydrated at their final use 

(soups, corn flakes etc.), it is very important to know their compression behavior 
during rehydration. The removal of moisture content during drying has detrimental 
effects on their physical and mechanical attributes. The rehydration characteristics of 
the material are influenced by processing conditions, sample composition, sample 
preparation and extent of the structural and chemical disruptions induced by drying. 
In Figure 11 the compression behavior of apple during rehydration is compared with 
that during dehydration, using various drying methods. 

Maximum stress increased as the moisture content was decreased for all drying 

methods, during both dehydration and rehydration.  

As it may be seen, the maximum stress is lower during rehydration than during 

dehydration, depending on the drying method. More specifically, maximum stress 
values during rehydration of freeze dried materials were the lowest noticed, while 
osmo-freeze dried samples showed higher values of maximum stress. For air and 
vacuum dried samples during rehydration, the maximum stress was a little lower than 
that showed during drying.  

Maximum strain increased as water was decreased for all the drying methods and 

all materials during both procedures. Again, freeze dried samples showed the lowest 
values during rehydration, while for air and vacuum dried ones, maximum strain was 
close to that noticed during drying. Osmo-freeze dried samples had higher values of 
maximum strain compared to freeze dried ones. 

Thus, freeze drying seems to produce materials with fragile structure, due to loss 

of elastisity of cellular structure and higher values of porosity. On the contrary, 
vacuum and air drying, due to shrinkage that occurs during drying, produce more 
strong materials. Osmotic dehydration seems to help freeze dried materials to keep 
their structure during rehydration, due to solids gain that reinforce structure.  

The elasticity parameter (E) was found to decrease significantly as the moisture 

content of the samples was decreased during drying and rehydration for all the drying 
methods and materials. An exemption seems to be freeze dried samples which lose 
their elasticity as moisture content increases. For all cases during rehydration, 
materials show lower values of elasticity than during dehydration. Freeze dried 
materials have the higher values of elasticity parameter, but rehydrated products lose 
their elasticity. Osmo-freeze dried products have higher elasticity. Thus it can be 
concluded that during freeze drying, materials develop a structure with high porosity 
values, which loses its elasticity during rehydration, due to structural disruption. 

The parameter p of the model, which expresses the deviation from linearity and 

thus the viscous nature of the material, was found to increase sharply as the moisture 
content was decreased for all dehydration methods. Only freeze dried materials 
showed an increment of viscous nature during rehydration. As it may be seen, the 
rehydration process seems to increase the viscous nature of the materials. Osmotic 
pretreatment seems to prevent that phenomenon due to solids gain that changes the 
structure of the material. Although freeze dried materials have the best quality 
characteristics, they seem to have a mushy behaviour during rehydration, by losing 
their elasticity and becoming more viscous. Shrinkage that occurs during air and 
vacuum drying prevents rehydration and develops products with viscoelasic behavior 
comparable to that of fresh products.  

  

background image

36 

Figure 11. Effect of drying method on compression behavior of banana during    
                  rehydration. 
 

 

ACKNOWLEDGMENT 
The authors are grateful to Professor G.D. Saravacos for his valuable suggestions. 
 

 

Banana

10

100

1000

0.0

1.0

2.0

Moisture Content (kg/kg db)

M

ax

imu

m S

tr

es

(k

Pa

)

Dehydrated

convenentional
vacuum

freeze
calculated

Rehydrated

conventional
vacuum

freeze
osmo-freeze

calculated

Banana

0.0

0.5

1.0

0.0

1.0

2.0

Moisture Content (kg/kg db)

Maxi

m

um

 St

ra

in

Banana

0

50

100

0

1

2

Moisture Content (kg/kg db)

El

as

tic P

ar

am

ete

r (k

Pa

)

Banana

0

10

20

30

40

0.0

1.0

2.0

Moisture Content (kg/kg db)

V

is

co

ela

st

ic

 E

xp

on

en

t

background image

37 

REFERENCES 
 
Abbott, J.A. & Lu, R., 1996. Anisotropic Mechanical Properties of Apples, 
Transactions of the ASAE, 39(4): 1451-1459. 
 
Abbott, J.A., Bachman, G.S., Childers, R.F., Fitzgerald, J.V. & Matusik, D., 1968. 
Sonic Techniques for Measuring Texture of Fruits and Vegetables, Food Technology, 
22: 101. 
 
Al-Mashat, Zuritz, C.A., 1993. Stress Relaxation Behavior of Apple Pomace and 
Effect of Temperature, Pressing Aid and Compaction Rate on Juice Yield, Journal of 
Food Engineering, 20: 247-266. 
 
Alonso, J., Canet, W. & Rodrigues, M.T., 1994. Mechanical Assessment of Texture of 
Sweet Cherries: Effects of Freezing, J Sci Agric, 66: 1-7. 
 
Amen, R.J., Ivannou, J. & Haard, N.F., 1972. Comparison of Acoustic Spectrometry, 
Compression and Shear Force Measurements in Ripening Pear Fruit, Can. Inst. Food 
Sci. Technol. J. 5(2):97. 
 
Bagley, E.B., 1987, Mechanical properties of solid foods - deformation fracture and 
stress relaxation, In Physical Properties of Foods - 2, ed. R. Jowitt, F. Escher, M. 
Kent, B.McKenna & M. Roques. Elsevier Applied Science, London. 
 
Barrett, A.H., Rosenberg, S. & Ross, E.W., 1994. Fracture Intensity Distributions 
During Compression of Puffed Corn Meal Extrudates: Method for Quantifying 
Fracturability, Journal of Food Science, 59(3): 617-620. 
 
Bolin, H.R. & Steele, R.J. (1987). Nonenzymatic browning in dried apples during 
storage. Journal of Food Science, 52(6): 1654-1657. 
 
Bonazzi, C.L., Wolff, E. & Gilbert, H., 1992. Quality of Dehydrated Cultivated 
Mushrooms (Agaricus bisporus): A Comparison between different Drying and Freeze 
Drying Processes, Lebensm.-Wiss. u.-Technol., 25: 334-339. 
 
Bourne, M.C. & Comstock, S.H., 1981. Effect of Degree of Compression on Texture 
Profile Parameters. J. Texture Studies, 12: 201-216. 
 
Bourne, M.C., 1992, Calibration of rheological techniques used for foodsJournal of 
Food Engineering, 16: 151-63. 
 
Calzada, J.F. & Peleg, M., 1978. Mechanical Interpretation of Compressive Stress-
Strain Relationships of Solid Foods, 43: 1087-1091. 
 
Cathalin, J. & McNulty, P., 1996. Textural Gain and Subsequent Loss in Irradiated 
Apples, Carrots and Potatoes with Increase in Dose from 0.03 to 1.0 kGy, Journal of 
Food Process and Preservation, 20: 403-415. 
 

background image

38 

Cenkowski, S., Zhang, Q., Bielewicz, J. & Britton, M.G., 1992, Effects of maturity 
stage on mechanical properties of canola Seeds, Transactions of ASAE, 35(4): 1243-
1248. 
 
Chattopadhyay, P.K., Hamann, D.L. & Hammerle, J.R., 1978. Dynamic Stiffness of 
Rice Grain, Transactions of the ASAE, 21: 786. 
 
Chua, K.J., Mujumdar, A.S., Chou, S.K., Hawlader, M.N.A. & Ho, J.C., 1999. Heat 
Pump Drying of Banana, Guava and Potato Pieces: Effect of Cyclical Variations of 
Air Temperature on Convective Drying Kinetics and Color Changes, Drying 
Technology, In print. 
 
Clark, R.C. & Rao, V.N.M., 1978. Dynamic Testing of Fresh Peach Texture, 
Transactions of the ASAE, 21: 777. 
 
Clydesdale, F.M. & Podlesney, Jr., 1968. A computer program for the interconversion 
of color data. Color Engin: 55-56. 
 
Donsi, G., Ferrari, G. & Nigro, R., 1996, The Effect of Process Conditions on the 
Physical Structure of Dehydrated FoodsFood and Bioproducts Processing, Vol. 74, 
No C2,: 73-80. 
 
Du Toit, J. & Joubert, E., 1998. Effect of Drying Conditions on the Quality of 
Honeybush Tea (Cyclopia), Journal of Food Processing Preservation, 22: 493-507. 
 
Dybowska, B.E. & Fujio, Y., 1998. Optical Properties of the Pre-gel and Gel State of 
Soy Proteins Gelled by GDL Under Different Physical Conditions, 35: 471-482. 
 
Eagerman, B.A. 1978. Orange juice color measurement using general purpose 
tristimulus colorimeters. J. Food Science, 43(2): 428-431. 
 
Eshtiaghi, M.N., Stute, R. & Knorr, D., 1994. High-Pressure and Freezing 
Pretreatment Effects on Drying, Rehydration, Texture and Color of Green Beans, 
Carrots and Potatoes, Journal of Food Science, 59(6): 1168-1170. 
 
Finney, E.E. Jr., & Norris, K.H., 1967. Sonic Resonant Methods for Measuring 
Properties Associated with Texture of Irish and Sweet Potatoes, J. Am. Soc. Hort. 
Sci., 90: 275. 
 
Finney, E.E. Jr., & Norris, K.H., 1968. Instrumentation for Investigating Dynamic 
Mechanical Properties of Fruits and Vegetables, Transactions of the ASAE, 11: 94. 
 
Finney, E.E. Jr., 1967. Dynamic Elastic Properties of Some Fruits During Growth and 
Development, J. Agric. Eng. Res., 12: 249. 
 
Finney, E.E. Jr., 1970. Mechanical Resonance within Red Delicious Apples and 
relation to fruit texture, Transactions of the ASAE, 13: 177. 
 
Finney, E.E. Jr., 1972. Vibration technique for testing fruit firmness, J. Texture 
Studies, 3: 263. 

background image

39 

 
Foutz, T.L., Abrams, C.F. Jr., Suggs, C.W., 1993. A Proposed Phenomenological 
Model to Characterize Mechanical Properties of Flue-Cured Tobacco Leaves, 
Transactions of the ASAE, 36(4): 1203-1206. 
 
Gong, Z.X. & Mujumdar, A.S., 1999. Drying of Clay and Nonclay Media: Heat and 
Mass Transfer and Quality Aspects, Drying Technology, 16(6): 1119-1151. 
 
Greaves, D.W., Rahman, A.R. & Burns, E.E., 1982. Effect of Selected Plasticization 
Treatments and Storage on Freeze-Dried and Compressed Carrots Bars, Journal of 
Food Science, 47: 1749-1750. 
 
Gross, M.O., 1979. Chemical Sensory and Rheological Characterization of Low-
Methoxyl Pectin gels, Ph.D. dissertation, Univ. of Georgia, Athens. 
 
Halek, G.W., Paik, S.W. & Chang, K.L.B., 1989. The Effect of Moisture Content on 
Mechanical Properties and Texture Profile Parameters of Corn Meal Extrudates, 
Journal of Texture Studies, 20: 43-55. 
 
Hamann, D.D. 1969. Dynamic Mechanical Properties of Apple Fruit Flesh, 
Transactions of the ASAE, 12: 170. 
 
Hamann, D.D., Diehl, K.C., 1978. Equation for the Dynamic Complex Uniaxial 
Compression Modulus of Spheroidal Shaped Foods, Transactions of the ASAE, 21: 
1009. 
 
Hankinson, B., Rao, V.N.M. & Smith, C.J.B., 1977. Viscoelastic and Histological 
Properties of Grape Skins, Journal of Food Science, 42: 632-625. 
 
Howard, L.R., Braswell, D.D. & Aselage, J., 1996. Chemical Composition and Color 
of Strained Carrots as Affected by Processing, 61(2): 327-330. 
 
Jasper, R.F. & Blanshard, J.M.V., 1973. A Simple Instrument for the Measurement of 
the Dynamic Elastic Properties of Foodstuffs, J. Texture Studies, 4: 269. 
 
Kaletung, G., Normand, M.D., Johnson, E.A. & Peleg, M., 1991. “Degree of 
Elasticity” Determination in Solid Foods, Journal of Food Science, 56(4): 950-954. 
 
Karanidis, A.N., & Lee, T.C., 1996, Novel Method for the Production of Color-
Compatible Ferrous Sulfate-Fortified Simulated Rice through Extrusion, J. Agric. 
Food Chem, 44: 522-525. 
 
Karathanos, V.T. & Saravacos, G.D., 1993, Porosity and pore size distribution of 
starch materials, J. Food Engin. 18, 259-280. 
 
Karathanos, V.T., Kostaropoulos, A.E. & Saravacos, G.D., 1994, Viscoelastic 
Properties of Raisins, J. Food Engng., 23: 481-90. 
 

background image

40 

Katz E.E. & Labuza T.P., 1981. Effect of water activity on the sensory crispness and 
mechanical deformation of snack food products, Journal of Food Science, 46, 403-
409. 
 
Krokida, M.K. & Maroulis Z.B., 1997. Effect of Drying Method on Shrinkage and 
Porosity, Drying Technology10(15): 1145-1155. 
 
Krokida, M.K., Karathanos V.T. & Maroulis Z.B., 1998a. Viscoelastic Behavior of 
Dehydrated Carrot and Potato, Drying Technology, 16(3-5): 687-703. 
 
Krokida, M.K., Maroulis, Z.B. & Saravacos, GD, 1999a, Effect of Drying Method on 
Color of Dehydrated Products, Int. Journal of Food Science and Technology, in print. 
 
Krokida, M.K., Tsami, E., & Maroulis, Z.B., 1998b. Kinetics on Color Changes 
During Drying of Some Fruits and Vegetables, Drying Technology, 16(3-5): 667-685. 
 
Krokida, M.K., Zogzas, N.P., & Maroulis, Z.B., 1997, Shrinkage and Porosity During 
Drying. Modeling the Effect of Vacuum. , International Journal of Food Science and 
Technology, 32: 445-458. 
 
Κrokida, M.K., Karathanos, V.T. & Maroulis, Z.B., 1998c Effect of Freeze Drying 
Conditions on Shrinkage and Porosity of Dehydrated Agricaltural Products, Journal of 
Food Engineering, 38, 381-392. 
 
Kudra, T. and Strumillo, C. (eds.), 1998. Thermal Processing of Bio-materials, 
Gordon and Breach Sci Publ., Amsterdam, The Netherlands, 669p. 
 
Kudra, T., Niewczas, J., Raghavan, G.S.V. & Scot, B., 1994. Quality Aspects in 
Microwave dried Grain, NABEC Conference. 
 
Lewicki, P.P. & Spiess, W.E.L., 1995. Reological Properties of Raisins: Part I 
Compression Test, Journal of Food Engineering, 24: 321-338. 
 
Lewicki, P.P., & Wolf, W., Rheological Properties of Raisins: Part II. Effect of Water 
Activity, Journal of Food Engineering, 26: 29-43. 
 
Li, Y., Zhang, Q., Puri, V.M. & Manbeck, H.B., 1989. Physical Properties Effect on 
Stress-Strain Behavior of Wheat en Masse-Part I. Load Dependence on Initial Bulk 
Density and Moisture Content, Transactions of the ASAE, 32(1): 194-201. 
 
Liu, M., Haghighi, K., Stroshine, R.L., & Ting, E.C., 1990. Mechanical Properties of 
the Soybean Cotyledon and Failure Strength of Soybean Kernels, Transactions of the 
ASAE, 33(2): 559-566. 
 
Lozano, J.E. & Ibarz, A., 1997. Colour Changes in Concentrated Fruit Pulp During 
Heating at High Temperatures, Journal of Food Engineering, 31: 365-373. 
 
Lozano, J.E., Rotstein, E. & Urbicain, M.J., 1980, Total Porosity and Open-Pore 
Porosity in the Drying of Fruits, Journal of Food Science, 45 pp. 1403-1407. 
 

background image

41 

Lozano, L.E., Rotstein, E. & Urbicain, M.J., 1983, Shrinkage, Porosity and Bulk 
Density of Foodstuffs at Changing Moisture Contents, Journal of Food Science, 48 
pp. 1497-1502. 
 
Lurie, S., & Nussinovitch, A., 1996. Compression Characteristics, Firmness and 
Texture Perception of Heat Treated and Unheated Apples, Int. J. Food Sci. and 
Technology, 31: 1-5. 
 
Madamba, P.S., Driscoll, R.H. & Buckle, K.A., 1993, Bulk Density, Porosity and 
Resistance to Airflow of Garlic Slices, Drying Technology, 11(7) pp. 1837-1854. 
 
Madamba, P.S., Driscoll, R.H. & Buckle, K.A., 1994, Shrinkage, Density and 
Porosity of Garlic during Drying, Journal of Food Engineering, 23 pp. 309-319. 
 
Marinos, G., 1983. Texture Evaluation of Fresh and Canned Pears by Sensory 
Chemical and Rheological Characterization, M.S. thesis, Univ. of Georgia, Athens. 
 
Marousis, S.N. & Saravacos, G.D., 1990. Density and Porosity in Drying Starch 
Materials, Journal of Food Science, 55(5), 1367-1372. 
 
Marousis, S.N., Karathanos, V.T. & Saravacos, G.D., 1989, Effect of Sugar on the 
Water Diffusivity in Hydrated Granular Starches, Journal of Food Science, 54(6) pp. 
1496-1552. 
 
Martinez-Bustos, F., Delgado, L.L. & Victorio, M.G., 1996. Characterization of 
Brown and Milled Yellow Rice and Development of an Expanded Snack, J. Sci Food 
Agric. 72: 148-154. 
 
Mavroudis, N.E., Gekas, V. & Sjoholm, I., 1998. Osmotic Dehydration of Apples. 
Shrinkage Phenomena and the Significance of Initial Structure on Mass Transfer 
Rates, 38: 101-123. 
 
McGaw, D.R., Maharaj, L. & Comissiong, E., 1998, The Effect of Drying Conditions 
on the Quality of Turmeric (Curcuma longa L.), International Drying Symposium ’98, 
proceddings?? 
 
Mohan Rao N., 1984. Dynamic force-deformation properties of foods, Food 
Technology, 103-109. 
 
Mohsenin, N., 1986, Physical Properties of Plant and Animal Materials, 2

th

 edn 

Gordon and Breach, London pp.650-700. 
 
Morrow, C.T. & Hamann, D.D., Moshenin, N.N. & Finney, E.E. Jr., 1971, 
Mechanical Characterization of Red Delicious Apples. Paper presented at ann. 
Meeting, Am. Soc. Agric. Eng., Pullman, WA. 
 
Muftugil, N, 1986. Effect of Different Types of Blanching on the Color and the 
Adsorbic Acid and Chlorophyll Contents of Green Beams, Journal of Food Processing 
and Preservation, 10: 69-76. 
 

background image

42 

Murthy, C.T. & Bhattacharya, S., 1998. Moisture Dependent and Uniaxial 
Compression Properties of Black Pepper, Journal of Food Engineering, 37, 193-205. 
 
Nsonzi, F. & Ramaswamy, H.S., 1998. Quality of Osmo-Convective Dried 
Blueberries, Drying Technology, 16(3-5): 705-723. 
 
Odland, D. and Eheart, M.S., 1975. Ascorbic acid, mineral and quality retention in 
frozen broccoli blanched in water, steam and amonia stream, J. Food Sci. 40:1004-
1007. 
 
Park, J.W., 1995. Surimi Gel Colors as Affected by Moisture Content and Physical 
Conditions, 60(1): 15-18. 
 
Peleg, M. & Calzada, J.F., 1976. Stress Relaxation of Deformed Fruits and 
Vegetables, Journal of Food Science, 41: 1325-1329. 
 
Peleg, M., 1979, The basics of solid foods rheology, In Food Texture: Instrumental 
and Sensory Measurement, ed. H.R. Moskowitz, Marcel Dekker, New York, pp. 3-33. 
 
Peterson, C.L. & Hall, C.W., 1974. Thermorheological Simple Theory Applied to the 
Russet Burbank Potato, Transactions of the ASAE, 17: 546. 
 
Quenzer, N.M. & Burns, E.E., 1981. Effects of Microwave, Steam and Water 
Blanching on Freeze-Dried Spinach, Journal of Food Science, 46: 410-413. 
 
Raghavan, G.S.V. & Venkatachalapathy, K., 1999. Shrinkage of Strawberries during 
Microwave Drying, Drying Technology, 17(10): 2309-2321. 
 
Rahman, M.S. & Potluri, P.L, 1990, Shrinkage and Density of Squid Flesh during Air 
Drying, Journal of Food Engineering, 12 pp. 133-143. 
 
Ramana S.V. & Taylor A.J., 1994. Effect of various agents on rheological properties 
of carrot cells and protoplasts, Journal of Science of Food Agriculture, 64, 519-525. 
 
Ramaswamy, H.S. & Tung, M.A., 1989. Technical note: Textural Changes as Related 
to Colour of Ripening Bananas, Int. J. of Food Science and Technology, 24: 217-221. 
 
Rao, V.N.M., Hamann, D.D., & Purcell, A.E., 1976. Dynamic Structural Properties of 
Sweet Potato, Transactions of the ASAE, 19: 771. 
 
Rapusas, R.S., Driscoll, R.H. & Srzednicki, G.S., 1995, Bulk Density and Resistance 
to Airflow of Sliced Onions, Journal of Food Engineering, 26 pp. 67-80. 
 
Ratti, C., 1994, Shrinkage During Drying of Foodstuffs, Journal of Food Engineering, 
23 pp. 91-105. 
 
Reppa, A., Mandala, J., Kostaropoulos, A.E., Saravacos, G.D., 1999. Influence of 
Solute Temperature and Concentration on the Combined Osmotic and Air Drying, 
Drying Technology, 17(7&8): 1449-1458. 
 

background image

43 

Rocha, T., Lebert, A. & Marty-Audouin, C., 1993. Effect of Pretreatments and Drying 
Conditions on Drying Rate and Colour Retention of Basil (Ocimum basilicum), 
Lebensm.-Wiss. u.-Technol., 26: 456-463. 
 
Sapers, G.M. and Ziolkowski, M.A. 1987. Comparison of erythorbic and ascorbic 
acids as inhibitors of enzymatic browning in apple. J. Food Science, 52(6): 1732-
1733, 1747. 
 
Saravacos G.D., 1993. Technological Developments in Fruit and Vegetable 
Dehydration, in Food Flavor, Ingredients and composition, G. Charalambous (Ed.), 
Elsevier Science Publ., 389-404. 
 
Saravacos, G.D., 1967. Effect of the Drying Method on the Water Sorption of 
Dehydrated Apple and Potato, J. Food Sci., 32(1): 81-84. 
 
Sayavedra-Soto, L.A. & Montgomery, M.W., 1988. Response Contour Diagrams to 
Describe Effects of Moisture, Storage Temperature and Sulfur Dioxide on Color of 
Dried Apples, Journal  ??? 53(2), 643-644. 
 
Senter, S.D., Forbus JR., W.R., Nelson, S.O. & Horvat, R.J., 1984. Effects of 
Dielectric and Steam Heating Treatments on the Pre-Storage Color Characteristics of 
Pecan Kernels, Journal  ??? 49: 1532-1534. 
 
Shackelford, P.S.Jr. & Clark, R.L., 1970. Evaluation of Peach Maturity by 
Mechanical Resonance. Paper presented at Ann. Meeting, Am. Soc. Agric. Eng., 
Chicago. 
 
Shin, S. & Bhowmik, S.R., 1995. Thermal Kinetics of Color Changes in Pea Puree, 
Journal of Food Engineering, 24: 77-86. 
 
Singh, K.K. & Goswami, T.K., 1998. Mechanical Properties of Cumin Seed 
(Cuminum cyminum Linn.) under Compressive Loading, Journal of Food 
Engineering 36: 311-321. 
 
Sjoholm, I., & Gekas, V., 1995. Apple Shrinkage upon Drying, Journal of Food 
Engineering, 25: 123-130. 
 
Skrede, G., 1985. Color Quality of Blackcurrant Syrups During Storage Evaluated by 
Hunter L’, a’, b’ Values, Journal of Food Science, 50: 514-517. 
 
Skrede, G., Wrolstad, R.E., Lea, P. & Enersen, G., 1992. Color Stability of 
Strawberry and Blackcurrant Syrups, Journal of Food Science, 57: 172-177. 
 
Sokhansanj, S. & Patil, R.T., 1996. Kinetics of Dehydration of Green Alfalfa, Drying 
Technology, 14(5): 1197-1234. 
 
Soponronnarit, S., Wetchacama, S., Swasdisevi, T. & Chotijukdikuld, P., 1999. 
Effects of Drying, Tempering and Ambient Air Ventilation on Quality and Moisture 
Reduction of Corn, Drying Technology, 17(6): 1227-1238. 
 

background image

44 

Suarez, C. & Viollaz, P.E., 1991. Shrinkage Effect on Drying Behavior of Potato 
Slabs, Journal of Food Engineering, 13: 103-114. 
 
Suzuki, K., Kubota, K. Hasegawa, T. & Hosaka, H., 1976, Shrinkage in Dehydration 
of Root Vegetables Journal of Food Science, 41 pp. 1189-1193. 
 
Teotia, M.S., Ramakrishna, P., 1989, Densities of Melon Seeds, Kernels and Hulls, 
Journal of Food Engineering, 9 pp. 231-236. 
 
Thiagu R., Chand N. & Ramana K.V.R., 1993. Evolution of mechanical 
characteristics of tomatoes of two varieties during ripening, Journal of Science of 
Food Agriculture, 62, 175-183. 
 
Torreggiani, D., Forni, E., Maestrelli, A. & Quadri, F., 1999. Influence of Osmotic 
Dehydration on Texture and Pectic Composition of Kiwifruit Slices, Drying 
Technology 17(7&8): 1387-1397. 
 
Vagenas, G.K., Marinos-Kouris, D., Saravacos,G.D., 1990, Thermal Properties of 
Raisins, Journal of Food Engineering, 11 pp. 147-158. 
 
Voirol, F. 1980. The blanching of vegetables and fruits. A study of the literature and 
some practical applications. Roche Information Service 
 
Waananen, K.M. & Okos, M.R., 1992. Stress-Relaxation Properties of Yellow-Dent 
Corn Kernels under Uniaxial Loading, Transactions of the ASAE, 35(4): 1249-1257. 
 
Waliszewski, K.N., Cortes, H.D., Pardio, V.T. & Garcia, M.A., 1999. Color 
Parameters Chenges in Banana Slices During Osmotic Dehydration, 17(4&5): 955-
960. 
 
Watts, K.C., & Bilanski, W.K., 1991, Stress relaxation of alfalfa under constant 
displacement, Trans. ASAE, 34(6) : 2491-98. 
 
Webb, N.B., Rao, V.N.M., Civille, G.V., & Hamann, D.D., 1975. Texture evaluation 
of Frankfurters by Dynamic Testing, J. Texture Studies, 6: 329. 
 
Wen, P.R. & Moshenin, N.N., 1970. Measurement of Dynamic Viscoelastic 
Properties of Corn Horny Endosperm, J. Materials 5(4): 856. 
 
Wozniak, W., Niewczas, J. & Kudra, T., 1999. Internal Damage vs. Mechanical 
Properties of Microwave-Dried Wheat Grain, International Agrophysics, 13(2): in 
Print. 
 
Zhao, Y.P. & Chang, K.C.,1995. Sulfite and Starch Affect Color and Catotenoids of 
Dehydrated Carrots (Daucus Carota) During Storage, Journal of Food Science, 60(2): 
324-326.