Secagem em camada fina e espessa de grãos de arroz vermelho em casca: avaliação experimental, modelagem e simulação

• Main Author: SOUSA, Ramon Viana de.
• Other Authors: CAVALCANTI-MATA, Mário Eduardo Rangel Moreira.
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Campina Grande 2017
• Subjects: Ciência e Tecnologia de Alimentos; Engenharia de Processamento de Produtos Agrícolas; Secagem; Arroz vermelho; Modelagem matemática; Equilíbrio higroscópico; Drying; Red rice; Mathematical modeling; Hygroscopic equilibrium
• Online Access: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1525

Submitted by Emanuel Varela Cardoso ([e-mail]) on 2018-08-21T23:56:25Z No. of bitstreams: 1 RAMON VIANA DE SOUSA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2017.pdf: 4546181 bytes, checksum: 1ade137231c59d3b97ff1efa12a0f8c8 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-08-21T23:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAMON VIANA DE SOUSA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2017.pdf: 4546181 bytes, checksum: 1ade137231c59d3b97ff1efa12a0f8c8 (MD5) Previous issue date: 2017-08-30 === O presente trabalho de pesquisa teve como objetivos estudar o comportamento das massas específicas aparente e real; porosidade intergranular pelo método do deslocamento de líquidos e o calor específico determinado pelo método das misturas para teores de água variando de 11,6 a 30,06%, base úmida; determinar as isotermas de dessorção de equilíbrio higroscópico pelo método estático com uso de solução saturadas de sais, utilizando-se quatros níveis de temperatura 10, 20, 30 e 40 °C e cinco níveis de umidade relativa do ar variando entre 11,15 a 84,32%; para análise dos dados experimentais foram utilizados sete modelos matemáticos: Henderson modificada por Cavalcanti Mata, Henderson modificada por Thompson, Chung–Pfost, Halsey modificada, Cavalcanti Mata e Henderson; determinar, experimentalmente, o calor latente de vaporização da água do arroz vermelho em função do teor de água e temperatura, utilizando o método Othmer ; analisar a cinética de secagem em camada fina utilizando um secador de leito fixo com ventilação forçada em cinco temperaturas: 40, 50, 60, 70 e 80 °C para teores de água inicial de 20, 25 e 30% aplicando-se aos dados experimentais cinco modelos matemáticos: Henderson modificada por Cavalcanti Mata, Henderson modificada por Thompson, Henderson, Fick, Page e Thompson; realizar a secagem e simulação matemática em camada espessa para temperaturas de 40, 50, 60 e 70 °C e teores de água estabelecidos na camada fina . Os resultados obtidos permitiram concluir que as massas específicas aparente e real, a porosidade intergranular e calor específico aumentaram com a elevação do teor de água e que o comportamento das propriedades físicas do arroz vermelho podem ser representadas em função do teor de água pelo modelo linear simples. Observou-se que o teor de água de equilíbrio higroscópico, para uma mesma umidade relativa, diminuiu com a elevação de temperatura, assim como, para uma mesma temperatura, o teor de água de equilíbrio higroscópico aumenta com o aumento da umidade relativa do ar, seguindo a mesma tendência da maioria dos produtos agrícolas. Baseando -se em parâmetros estatísticos, os modelos de Henderson modificada por Cavalcanti Mata e Henderson modificada por Thompson foram os que melhor representaram a higroscopicidade dos grãos de arroz vermelho em casca. A difusividade efetiva dos grãos de arroz vermelho, estimada pelo modelo Fick, aumentou com a elevação da temperatura do ar de secagem. Verificou-se também, que para cada temperatura analisada a difusividade efetiva aumenta com o aumento do teor de água inicial. Através das curvas de cinética de secagem, constatou-se que quando se aumenta a temperatura ocorre uma diminuição do tempo de secagem, enquanto para o teor de água inicial, quanto maior seu valor maior será a taxa de secagem no início do processo. Dentre os modelos analisados na cinética de secagem, o de Cavalcanti Mata foi o que melhor ajustou-se aos dados experimentais em todas as temperaturas e teores de água iniciais estudados. A simulação da secagem em camada espessa utilizou o modelo de Thompson, no qual apresentou uma concordância entre os dados experimentais e simulados para os valores médios das camadas, tendo o menor desvio médio final com temperatura de 60 °C e teor de água inicial equivalente a 20% b.u. === The present research work had as objectives to study the behavior of the apparent and real specific masses; intergranular porosity by liquid displacement method and the specific heat determined by the method of mixtures for water contents ranging from 11.6 to 30.06%, wet basis; determining the equilibrium desorption isotherms hygroscopic by the static method with use of saturated salt solution, using four temperature levels 10, 20, 30 and 40 ° C and five levels of relative humidity of t he air ranging from 11.15 to 84,32%; for the analysis of experimental data seven mathematical models were used: Henderson modified by Cavalcanti Mata, Henderson modified by Thompson, Chung-Pfost, modified Halsey, Cavalcanti Mata and Henderson; determining, experimentally, the latent heat of vaporization of water from red rice as a function of water content and temperature , using the method Othmer; analyzing the drying kinetics of a thin layer using a fixed bed drier with forced ventilation in five temperatures: 40, 50, 60, 70 and 80 ° C for initial water contents of 20, 25 and 30% by applying to the experimental data five mathematical models: Henderson modified by Cavalcanti Mata, Henderson modified by Thompson, Henderson, Fick, Page and Thompson; to perform drying and mathematical simulation in a thick layer at temperatures of 40, 50, 60 and 70 ° C and water levels established in the thin layer. The results showed that the apparent and real specific masses, the intergranular porosity and specific heat increased with increasing water content and that the behavior physical properties of red rice can be represented depending on the water content of the simple linear model. It was observed that the equilibrium water content, to the same hygroscopic relative humidity, decreased with temperature elevation, as to the same temperature, the hygroscopic equilibrium water content increases with increasin g relative humidity, following the same trend of most agricultural products. Based on statistical parameters, models Henderson modified by Cavalcanti Mata and Henderson modified by Thompson were the best represented the hygroscopicity of red grains of rice in husk. The effective diffusivity of red rice grains, estimated by Fick model, increased with increasing drying air temperature. It was also found that for each temperature examined the effective diffusivity increases with increasing initial water content. Through the drying kinetics curves, it was found that increasing temperature is a decrease in drying time, while for the initial water content, the greater will be its highest drying rate early in the process. Among the models analyzed in the drying kinetics, the Cavalcanti Mata was the best set to the experimental data at all temperatures and initial water contents studied. The simulation of the thick layer drying used the Thompson model, in which it showed a concordance between the experimental and simulated datas for the average values of the layers, having the lowest average final deviation with temperature of 60 ° C and initial water content equivalent to 20% b.u.