Development and Validation of the D2MCD Family: Dual-Term Diffusion Models for Coffee Drying Development and Validation of the D2MCD Family: Dual-Term Diffusion Models for Coffee Drying

Este estudio presenta el Modelo Difusivo Duque para el Secado de Café (D2MCD), una familia de formulaciones difusivas de doble término derivadas de la ley de Fick con condiciones de frontera convectivas. Los modelos fueron desarrollados para describir el comportamiento del secado mecánico de café Coffea arabica L. procesado por vía húmeda (lavado) bajo condiciones térmicas y psicrométricas variables, proporcionando un marco físicamente consistente que complementa los enfoques empíricos clásicos. La forma general del modelo expresa la relación de humedad como la superposición de dos modos exponenciales ponderados mediante una integral de estiramiento temporal que tiene en cuenta la difusividad efectiva dependiente de la temperatura y del contenido de humedad. Se proponen cuatro variantes: D2MCD-Core, el modelo fundamental de doble término; D2MCD-XR, que incorpora un término de reabsorción mediante una función de memoria exponencial; D2MCD-Iso, una versión simplificada para condiciones isotérmicas; y D3MCD-T, una formulación termodifusiva extendida que acopla la transferencia de calor y masa. Los parámetros del modelo se estimaron mediante ajuste por mínimos cuadrados no lineales utilizando datos experimentales obtenidos en ensayos controlados de secado mecánico de café lavado realizados a temperaturas entre 35 °C y 50 °C y humedades relativas entre 20 % y 60 %. La familia D2MCD alcanzó una alta precisión predictiva (RMSE < 0,012 unidades de humedad en base húmeda [wb]) y mostró un comportamiento físicamente consistente de los parámetros, presentando una mejor concordancia con los datos experimentales en comparación con modelos clásicos como Page, Midilli y Henderson–Pabis. El módulo de reabsorción capturó eficazmente los picos transitorios de humedad, mientras que el acoplamiento térmico mejoró el desempeño bajo condiciones no isotérmicas. El marco D2MCD establece una base unificada y flexible para modelar la transferencia de masa y calor durante el secado de café y puede extenderse a otros materiales agrícolas y configuraciones de secado.

Citación APA 7ed:

Duque-Dussán, E. (2026). Development and Validation of the  D2MCD  Family: Dual-Term Diffusion Models for Coffee Drying. Journal of Food Process Engineering, 49(4), e70459. https://doi.org/10.1111/jfpe.70459