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KALINA LÍGIA CAVALCANTE DE ALMEIDA FARIAS AIRES – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 7086376 bytes, checksum: ce8ee772605ddf2f1d7b2f7bfe772b8f (MD5) === Made available in DSpace on 2018-06-12T19:31:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1
KALINA LÍGIA CAVALCANTE DE ALMEIDA FARIAS AIRES – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 7086376 bytes, checksum: ce8ee772605ddf2f1d7b2f7bfe772b8f (MD5)
Previous issue date: 2016-08-26 === No presente trabalho, foi realizado um estudo acerca da desidratação osmótica e secagem convectiva de maçã, cortada em forma de paralelepípedo, descrita por meio de modelos difusivos, considerando-se o encolhimento da fruta e a difusividade de massa variável. A solução numérica da equação de difusão tridimensional em coordenadas cartesianas foi obtida através do método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita e condição de contorno de primeiro tipo. Experimentos laboratoriais de desidratação osmótica, em solução de sacarose, e secagem convectiva, foram realizados em diversas condições operacionais, aplicando-se uma determinada metodologia. Um código computacional foi desenvolvido na linguagem FORTRAN, composto por um otimizador, baseado no método inverso, acoplado à solução numérica da equação de difusão , com interface gráfica . O programa referente à solução numérica fornece a cinética da transferência de massa de água ou de sacarose, quando são conhecidos os parâmetros de processo. Os parâmetros de processo são determinados por otimização usando um conjunto de dados experimentais, através da minimização de uma função objetivo, denominada qui-quadrado. Vários testes de validação do programa computacional foram executados, os quais apresentaram resultados satisfatórios e coerentes quando comparados com a literatura. Para a secagem convectiva, a condição de contorno de terceiro tipo foi considerada mais adequada . Foram apresentados os resultados das cinéticas relativas à desidratação osmótica (água e sacarose) e à secagem convectiva. A temperatura de processo e a concentração da solução osmótica exerceram influência sobre os dois fenômenos, porém, a temperatura foi preponderante. Foi realizado um estudo da distribuição de massa de água e sacarose durante a desidratação osmótica e da distribuição de água, durante a secagem convectiva. Os resultados obtidos através dos modelos matemáticos que consideraram a difusividade variável e o encolhimento tiveram uma maior adequação aos dados experimentais. === In the present work, a study was conducted on the osmotic dehydration and convective drying of apple, sliced in parallelepiped shape, described by diffusion models, considering fruit shrinkage and variable mass diffusivity. The numerical solution of three -dimensional diffusion equation in Cartesian coordinates has been obtained by the method of finite volumes with fully implicit formulation and first kind boundary condition. The experiments on osmotic dehydration (sucrose solution) and convective drying were performed a t several operating conditions. A computer code was developed in FORTRAN, comprising an optimizer based on the inverse method, coupled with the numerical solution of the diffusion equation , with a graphical user interface. The program concerning the numerical solution provides the kinetics of the mass transfer of water or sucrose, when the process parameters are known. The process parameters for optimization are determined by using a set of experimental data, through minimizing an objective function, known as chi-square. Several validation tests have been
performed on the program. These tests produced satisfactory and consistent results when compared to other experiments cited in the literature. For convective drying, the boundary condition of the third kind has been considered more appropriate. Results are presented on the kinetics of osmotic dehydration (water and sucrose) and convective drying. The process temperature and osmotic solution concentration had an impact on the two phenomena, but the temperature was most predominant. A study on mass distribution of water and sucrose during the osmotic dehydration and on water distribution during convective drying was accomplished. The results obtained through mathematical models , considering variable mass diffusivities and shrinkage proved to be a better match to the experimental data.
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