Avaliação da aplicação de modelos para a secagem de pastas e suspensões em leito de jorro com alimentação contínua

This work studies the development, implementation and improvement of a macroscopic model to describe the behavior of the spouted bed dryer with continuous feeding for pastes and suspensions drying. This model is based on the CST model (Freire et al., 2009) and the model of Fernandes (2005), whose theoretical foundation is based on macroscopic mass and heat balances for the three phases involved in the process: gas, liquid and solid. Because this technique is quite relevant, the studies of modeling and simulation of spouted bed drying are essential in the analysis of the process as a whole, because through them it is possible to predict and understand the behavior of the process, which contributes significantly to more efficient project and operation. The development and understanding of the phenomena involved in the drying process can be obtained by comparing the experimental data with those from computer simulations. Such knowledge is critical for choosing properly the process conditions in order to obtain a good drying efficiency. Over the past few years, researches and development of works in the field of pastes and suspensions drying in spouted bed has been gaining ground in Brazil. The Particulate Systems Laboratory at Universidade Federal do Rio Grande do Norte, has been developing several researches and generating a huge collection of experimental data concerning the drying of fruit pulps, vegetables pastes, goat milk and suspensions of agro-industrial residues. From this collection, some data of goat milk and residue from acerola (Malpighia glabra L.) drying were collected. For the first time, these data were used for the development and validation of a model that can describe the behavior of spouted bed dryer. Thus, it was possible to model the dryer and to evaluate the influence of process variables (paste feeding, temperature and flow rate of the drying air) in the drying dynamics. We also performed water evaporation experiments in order to understand and to study the behavior of the dryer wall temperature and the evaporation rate. All these analysis will contribute to future works involving the implementation of control strategies in the pastes and suspensions drying. The results obtained in transient analysis were compared with experimental data indicating that this model well represents the process

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

No presente trabalho estuda-se o desenvolvimento, a aplicação e o aprimoramento de um modelo macroscópico para descrever o comportamento do secador leito de jorro com alimentação contínua para a secagem de pastas e suspensões. Tal modelo está baseado nos modelos CST (Freire et al., 2009) e de Fernandes (2005), cuja base teórica é fundamentada em balanços macroscópicos de calor e massa para as três fases envolvidas no processo: gasosa, líquida e sólida. Pelo fato dessa técnica ser bastante relevante, os estudos da modelagem e simulação da secagem em leito de jorro são fundamentais na análise do processo como um todo, pois através deles é possível prever e compreender o comportamento do processo, o que contribui significativamente para um projeto e operação mais eficazes. O desenvolvimento e entendimento dos fenômenos envolvidos no processo de secagem podem ser adquiridos através da comparação dos dados obtidos experimentalmente com os provenientes de simulações computacionais. Tal conhecimento é de suma importância para que haja a escolha adequada das condições de processo, a fim de se obter uma boa eficiência da secagem. Ao longo dos últimos anos, a pesquisa e o desenvolvimento de trabalhos voltados à secagem de pastas e suspensões em leito de jorro vem ganhando espaço no Brasil. O Laboratório de Sistemas Particulados, localizado na Universidade Federal do Rio Grande do Norte, vem desenvolvendo diversas pesquisas e gerando um enorme acervo de dados experimentais relativos à secagem de polpas de frutas, pastas de legumes, leite de cabra e de suspensões de resíduos da agroindústria. Desse acervo foram coletados dados para secagem de leite de cabra e resíduo da acerola (Malpighia glabra L.). Pela primeira vez esses dados foram utilizados para o desenvolvimento e validação de um modelo que consiga descrever o comportamento do secador leito de jorro. Com isso, foi possível modelar o secador e avaliar a influência das variáveis de processo (vazão da pasta, temperatura e vazão do ar de secagem) na dinâmica da secagem. Foram realizados ainda, experimentos de evaporação de água a fim de entender e equacionar o comportamento da temperatura na parede do secador e da taxa de evaporação. Todas essas análises contribuirão para trabalhos futuros que envolvam a implementação de estratégias de controle na secagem de pastas e suspensões. Os resultados obtidos nas análises em regime transiente foram comparados com dados experimentais indicando que o modelo representa bem o processo