Foam mat drying of cassava and associated properties : comparison between white-flesh and yellow-flesh varieties

Abstract

Cassava is an important staple food crop in Africa, Asia and Americas, serving as food, raw material, feed, and source of livelihoods. However, cassava has poor post-harvest physiological stability, deteriorates rapidly, has high toxic cyanogenic contents and poor physicochemical properties. Foam mat drying was considered as a technique to combat these challenges. First, a comparison of the different properties of variants of cassava based on colour was made from the perspective of sustainability. Afterwards, an optimization of the foaming process was conducted for two varieties (white-fleshed and yellow-fleshed) of cassava using various foaming variables. Optimal variables were not different between both varieties. Foaming reduced cyanogenic toxicity and retained carotenoids in cassava significantly, but also had significant influence on colour. The foams developed had asymmetrical distribution in air bubble diameter, while foam powder microstructure showed close association between the hydrocolloids and starch. Furthermore, an optimization of the drying conditions of optimal cassava foams was conducted based on temperature and foam thickness. Drying kinetics (moisture removal ratio, diffusivity, dying rate) of the cassava foams and the effect of various drying conditions on selected physicochemical properties of cassava foam powder was researched. Two falling rates were found during drying, Diffusivity was significantly affected by temperature but not foam thickness. The cassava foam powders had acceptably low cyanogenic contents, and had high retention of carotenoids. Foam powder microstructure did not change significantly with temperature, but yellow cassava foam powder had higher coalescence.

Maniok ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel in Afrika, Asien und Amerika und dient als Nahrung, Rohstoff, Futtermittel und Lebensgrundlage. Maniok hat jedoch eine geringe physiologische Stabilität nach der Ernte, verdirbt schnell, hat einen hohen Gehalt an toxischen Cyanogenen und schlechte physikalisch-chemische Eigenschaften. Als eine Technik, um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde die Schaummattentrocknung in Betracht gezogen. Zunächst wurde ein Vergleich der unterschiedlichen Eigenschaften von Maniokvarianten nach Farbe unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit vorgenommen. Anschließend wurde eine Optimierung des Schäumungsprozesses für zwei Manioksorten (weißfleischig und gelbfleischig) unter Verwendung verschiedener Schäumungsvariablen durchgeführt. Optimale Variablen waren zwischen beiden Sorten nicht unterschiedlich. Schäumen reduzierte die cyanogene Toxizität und hielt Carotinoide in Maniok signifikant zurück, hatte aber auch einen signifikanten Einfluss auf die Farbe. Die entwickelten Schäume wiesen eine asymmetrische Verteilung des Luftblasendurchmessers auf, während die Mikrostruktur des Schaumpulvers eine enge Verbindung zwischen den Hydrokolloiden und der Stärke zeigte. Darüber hinaus wurde eine Optimierung der Trocknungsbedingungen optimaler Maniokschäume basierend auf Temperatur und Schaumdicke durchgeführt. Es wurde die Trocknungskinetik (Feuchtigkeitsentfernungsverhältnis, Diffusivität, Abtötungsrate) der Maniokschäume und der Einfluss verschiedener Trocknungsbedingungen auf ausgewählte physikalisch-chemische Eigenschaften von Maniokschaumpulver untersucht. Während des Trocknens wurden zwei Fallgeschwindigkeiten festgestellt. Die Diffusivität wurde signifikant von der Temperatur, jedoch nicht von der Schaumdicke beeinflusst. Die Maniokschaumpulver wiesen akzeptabel niedrige cyanogene Gehalte auf und hatten eine hohe Retention von Carotinoiden. Die Mikrostruktur des Schaumpulvers änderte sich mit der Temperatur nicht signifikant, aber gelbes Maniokschaumpulver wies eine höhere Koaleszenz auf.