Modelagem dos processos envolvidos nos sistemas de secagem e armazenamento de grãos

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

Análise das características de secagem da proteína texturizada de soja

As proteínas vegetais vêm sendo largamente utilizadas na indústria alimentícia como substitutas da proteína animal, além de agir como um ingrediente funcional nos mais variados produtos. Dentre as proteínas mais utilizadas encontra-se a proteína texturizada de soja. Seu processamento envolve uma etapa de secagem que é uma das operações unitárias mais relevantes e desafiadoras para a indústria alimentícia. Neste trabalho, determinaram-se as curvas de secagem de três diferentes tipos de proteína texturizada de soja (PTS), através de diferentes experimentos, variando-se a temperatura do ar de secagem (T) – 90, 110 e 130°C – a velocidade do ar de secagem (v) – 100, 125 e 150 cm.s-1 – e a altura da camada de produto (h) – 3 e 6 cm para a PTS Tipo I, 2,5 e 5 cm para a PTS Tipo II e 5 e 10 cm para a PTS Tipo III. A partir dos dados experimentais obtidos de teor de umidade em função do tempo, fez-se o ajuste a um modelo exponencial de duas constantes. Todas as combinações de parâmetros apresentaram ajustes de boa qualidade, cujos coeficientes de correlação foram superiores a 0,99. Uma das constantes obtidas (C1) apresentou valores muito próximos à unidade para todos os casos (e para os três tipos de PTS), enquanto que a outra constante (C2) apresentou valores variáveis. Realizouse, então, uma análise estatística (Teste F), a fim de verificar quais dos parâmetros estudados (bem como seus efeitos de interação) eram significativos para a determinação da constante C2 do modelo exponencial. Para as PTS tipos I e II, a um nível de 95% de significância, todos os parâmetros e efeitos de interação apresentaram-se significativos para a determinação de C2 e desenvolveu-se, então, um modelo estatístico de dez constantes em função destes Obteve-se um ótimo ajuste dos dados de C2 em função dos parâmetros aos modelos testados, atingindo-se valores de erro médio relativo (EMR) sempre inferiores a 10% e coeficientes de correlação elevados. Para a PTS Tipo III apenas dois dos parâmetros testados, somados a dois efeitos de interação, mostraram-se significativos. Apesar disso, foram obtidos os melhores ajustes através, novamente, do modelo de 10 constantes. Assim, para os três tipos de PTS, foi possível a obtenção de um modelo que prevê o tempo de processo de cada tipo de PTS, para que se atinja uma determinada umidade final, ou vice-versa, em função da umidade inicial da amostra, de sua umidade de equilíbrio e dos parâmetros de processo (T, v e h). Paralelamente, determinaram-se as isotermas de sorção de dois tipos de PTS (um contendo cerca de 20% de açúcares e outro não contendo açúcares) para quatro temperaturas (10, 20, 30 e 40°C). Para o ajuste dos dados experimentais foram utilizados os modelos de Oswin, Halsey, BET, GAB, Peleg e Darcy-Watt. Os modelos de Peleg e GAB foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais, embora outros modelos como Halsey e Oswin também se mostraram representativos para temperaturas mais elevadas. As isotermas de sorção da PTS que continha açúcar apresentaram uma inversão de comportamento em uma atividade de água em torno de 0,9, enquanto que as curvas obtidas para a outra PTS não se cruzaram em nenhum momento. O calor de sorção foi estimado, pela equação de Clausius-Clapeyron, para ambos os tipos de PTS e este aumentou com a diminuição de umidade. Estimaram-se valores de umidade de monocamada, através do ajuste dos dados ao modelo de GAB, entre 4,6 e 7,4% para a PTS Tipo I e entre 4,4 e 5,4% para a PTS Tipo IV; os valores de umidade de monocamada diminuíram com o aumento de temperatura.

Eficácia do teste de acidez graxa na avaliação da qualidade do café Arábica (Coffea arabica L.) submetido a diferente períodos e temperaturas de secagem

This work had the aim of evaluating the effect of different temperatures and pre-drying periods on yard on the chemical composition and quality of the beverage of peeled cherry coffee. Temperatures of 40 degrees C, 50 degrees C and 60 degrees C were used in the mass with air flow of 20m(3)m(-1)m(2). After drying, the visible defects of the coffee samples were removed. For evaluation of quality, the following analyses were performed: sensorial analyses, total sugars, reducing sugars and non-reducing sugars, electrical conductivity, potassium leaching and fatty acidity. One verified that lower drying temperature and greater pre-drying period had contributed for the attainment of a better quality drink. The increase of temperature and pre-drying periods decreased the non-reducing sugars content while the values of reducing sugars increased. The electrical conductivity, potassium leaching and fatty acidity increased significantly with the rise of temperature and potassium leaching reduced with increasing of the pre-drying period. The fatty acidity test showed to be sensible to the drying temperature.

Avaliação do desempenho de um sistema de secagem projetado para os pequenos produtores rurais

O presente trabalho foi realizado na Fazenda Experimental Lageado, da Universidade Estadual Paulista em Botucatu, SP, e objetivou-se analisar o desempenho de um silo secador alambrado com ar à temperatura ambiente, de projeto simples, com possibilidades de atender às necessidades de pequenos cafeicultores. Para a avaliação do desempenho da secagem, foram realizadas medições do teor de água do café, temperaturas da massa de grãos, do ar de exaustão, do ar de secagem e do ar ambiente, umidade relativa ambiente, velocidade do ar de secagem e o tempo total de secagem. Para avaliar a qualidade do produto seco, foi feito o teste de bebida. Paralelamente, realizou-se a secagem em terreiro para se formar a testemunha. Os resultados observados permitiram concluir que o silo secador alambrado apresentou uma boa eficiência energética, proporcionando um produto seco com o mesmo padrão de qualidade do café seco em terreiro.

Sementes de feijão submetidas a ciclos e períodos de hidratação-secagem

A técnica de hidratação-secagem pode ocasionar alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de feijão e afetar sua qualidade fisiológica. Sementes do cultivar Carioca foram submetidas a tratamentos de hidratação-secagem por 6, 12 e 24 horas com três ciclos de hidratação, com o objetivo de avaliar os efeitos causados por períodos e ciclos de hidratação-secagem na qualidade fisiológica das sementes. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, analisado estatisticamente em esquema fatorial 3 x 3 com uma testemunha absoluta. Para a primeira contagem da germinação, os tratamentos de períodos combinados com ciclos de hidratação-secagem, apresentaram superioridade em relação ao tratamento testemunha. Na avaliação de grupos de proteínas, as concentrações de globulinas e prolaminas nas sementes submetidas aos tratamentos, foram significativamene superiores a testemunha. Os cátions (Ca, Mg e K) lixiviados para solução de embebição das sementes tiveram comportamento semelhante à condutividade elétrica das mesmas.

Tamanho e secagem de sementes de palmeira Jussara sobre a germinação e o vigor

With the objective to determine the influence of the dehydration and of the size and/or weight on germination percentage and the vigor of jussara palm seeds (Euterpe edulis Mart.), 10 individuals' ripe fruits, picked in the Experimental Station of Ubatuba (IAC) they were classified by size in 5 sieves of circular sieve: 26/64" (10,31mm), 28/64" (11,11mm), 30/64" (11,90mm), 32/64" (12,69mm) and 34/64" (13,49mm). It was determined, the medium weight of the classified seeds. The quality of the seeds was evaluated through the following parameters: water content of the seeds; germination and vigor (first germination counting). It was evaluated the drying speed of different seed sizes for 48 hours, in dry chamber. The sizes of 28/64", 30/64" and 32/64" represented 98,7% of the total weight of the harvested seeds and showed similar drying speed, percentage of germination and vigor. With the increase of the drying period, the smaller seeds (28/64") had their germination less affected them the intermediate (30/64") and bigger sized seeds (32/64").

Obtenção e caracterização de farinha de frutas e vegetais através do uso de um sistema de secagem solar de baixo custo

In this work a solar drying system for food dehydration was developed. It is a direct exposition drying apparatus that uses solar energy to heat the circulating air. First, the construction and assembly of this apparatus was described, in which was used scrap wraps of used tires for thermal insulation, allowing the reuse of solid waste, being an ecologically correct recycling option. After, the results obtained in experiments for cashew drying showed the thermal and economical feasibility of the proposed solar drying system, focusing on the process of flour production and in its chemical characterization. It was also demonstrated the social importance of this production for socially excluded people, since the value added to this fruit, in relation to its in nature form, may represent an option for job and income generation. The main features of the proposed dryer are its low cost and its easy fabrication and assembly process. After cashew drying, the obtained product was processed into flour by using a knife mill and it was added crushed rapadura to reduce the rancid taste caused by tannin

Secagem e formação de sementes duras em mucuna-preta

A mucuna-preta, leguminosa empregada como adubação verde e forrageira, produz sementes com dormência causada pela impermeabilidade do tegumento à água (dureza). O objetivo do trabalho foi estudar as relações entre a secagem das sementes no interior das vagens e a ocorrência desse fenômeno. Para tanto, nas colheitas realizadas semanalmente entre 40 e 89 dias após o florescimento, foram obtidas sementes de vagens submetidas ou não à secagem. Foram realizadas determinações de teor de água das sementes na colheita, coloração nas vagens e nas sementes no momento da colheita, condutividade elétrica, germinação e presença de sementes duras. A secagem das sementes nas vagens, separadas da planta-mãe, favorece o surgimento da dureza; essa ocorrência, contudo, é atenuada com o retardamento da referida separação.

Viabilidade do uso de secadores solar de convecção natural e forçada para a secagem do coco Licuri

Licuri is a palm tree from the semiarid regions of Bahia State, Brazil. It is an important source of food and feed in that region, since their nuts are commonly eaten by humans and used as maize substitute for poultry feeding. The aim of this dissertation is to study the feasibility for use of natural convection solar dryers and forced being compared with the traditional drying outdoors for drying coconut licuri Syagrus coronate. The study led to the construction of two prototype solar dryer for carrying out experiments proving: model Solar Drying System Direct Exposure to Natural Convection built with wood, has a drying chamber with direct cover transparent glass laminates 4 mm, using techniques for proper isolation of the drying chamber. The two prototypes were comparatively analyzed for performance and drying efficiency with traditional extractive use by the community. Were evaluated the variables: time and drying rates and quality of the final samples of coconut licuri. The fruits were harvested and brought the town of Ouricuri, in the city of Caldeirão Grande, BA for the experiments comparing the three methods of drying was used a standard load of 4.0 kg The quantitative analysis for the result of the drying rate was found in 74% yield and 44% for natural and forced convection respectively compared with the traditional drying. These drying rates represent variation 3-5 times lower. Drying using forced convection licuri showed better quality, was found in a reddish pulp, representing the quantities that were kept of the nutrient beta carotene, and not notice the flavor change from the previous system, the final cost of construction of this system were higher . The prototypes built competitive advantage and had testified fully to resolve the technical difficulties previously encountered in the production of products made of coconut licuri. Allowing add value and increase their potential use for the fruit extractive communities of semi-arid region of Bahia

Avaliação da secagem do bagaço de cajá usando planejamento fatorial composto central

This work deals with the kinetics assay of Cajá (Spondias mombin L.) bagasse drying by an experimental design using a tray dryer. In order to add-value to this product a kinetic study has been carried out. A central composite experimental design has been carried out to evaluate the influence of the operational variables: input air temperature (55; 65 e 75ºC); the drying air velocity (3.2; 4.6 e 6.0 m/s) and the fixed bed thickness (0.8; 1.2 e 1.6 cm) and as response variable the the moisture content (dry basis). The results showed that the diffusional Fick model fitted quite well the experimental data. The best condition found has been input air temperature of 75ºC, drying air velocity of 6.0 m/s as well as fixed bed thickness of 0.8 cm. The experimental design assay showed that the main effects as well as the second ones were significant at 95% confindance level. The best operational condition according to statistical planning was 75 oC input air temperature, 6.0 m.s-1 drying air velocity and 0.8 cm fixed bed thickness. In this case, the equilibrium moisture content (1.3% dry basis) occured at 220 minutes

Produtividade de amendoim em função da calagem e do método de secagem

Estudar o efeito da calagem e do método de secagem na produtividade do amendoim (Arachis hypogea L., cv. Botutatu) foi o objetivo deste trabalho, conduzido num solo Latossolo Vermelho-Escuro, textura média, em São Manuel, São Paulo. Os tratamentos consistiram de ausência ou presença de calagem (2,05 Mg ha-1) e secagem à sombra, ao sol e duas formas combinadas desta última com estufa. A calagem eliminou a fitotoxicidade de manganês, melhorando a nodulação e a nutrição nitrogenada, que, conseqüentemente, levaram ao aumento do número de ramificações, de vagens por planta e da produtividade. Com a calagem, observou-se também redução nas perdas durante a colheita. Das formas de secagem, a realizada à sombra e a combinada campo-estufa foram as que proporcionaram maiores produtividades, por permitirem melhor maturação dos frutos e menores perdas na colheita.

Qualidade fisiológica de sementes de milho-doce BR 400 (bt) em função do teor de água na colheita e da temperatura de secagem

O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade fisiológica das sementes de milho-doce em função do teor de água na colheita e da temperatura de secagem em espiga. O experimento foi instalado na área experimental da FCA/Unesp, Botucatu-SP. Utilizou-se a cultivar BR 400 (bt) 'Super doce'. O delineamento experimental empregado foi o de blocos ao acaso com seis repetições, constituindo os tratamentos as épocas de colheitas. As colheitas das espigas foram iniciadas após a maturidade fisiológica; após despalhadas e divididas em duas porções, as espigas foram submetidas a secagem em estufas com circulação forçada nas temperaturas de 30 e 40ºC. Foi utilizada uma testemunha com sementes secadas no campo com 10,1% de teor de água. Foram determinados os teores de água das sementes, inicial e após a secagem, de todas as colheitas. Após a secagem, as espigas foram debulhadas manualmente, as sementes acondicionadas em saco de papel e armazenadas em condições ambientais de laboratório. As avaliações da qualidade fisiológica das sementes (emergência de plântulas no campo, índice de velocidade de emergência, matéria seca de plântulas, germinação, vigor-primeira contagem do teste de germinação, envelhecimento acelerado, teste de frio, condutividade elétrica e teores de Ca, Mg, K e Na lixiviados na solução do teste de condutividade elétrica) foram realizadas antes e após seis meses de armazenamento. As sementes de milho-doce cultivar BR 400 (bt), com teor de água igual ou menor do que 35%, podem ser submetidas à secagem em espiga a temperatura de 30 ou 40ºC, sem perdas significativas em sua qualidade fisiológica.

Maturação e secagem de sementes de Peltophorum dubium (Spreng.) Taubert (CANAFÍSTULA)

O trabalho foi desenvolvido em Botucatu, SP, e teve por objetivo determinar o momento de ocorrência do máximo potencial de germinação durante a maturação das sementes de canafístula, relacionando-a com a secagem dos frutos. Cinco árvores, em final de floração, tiveram 15 inflorescências etiquetadas em 06/02/ 2002. As colheitas, realizadas semanalmente, foram iniciadas na quinta semana após a etiquetagem (35 DAE) e finalizaram quando ocorreu o início da dispersão dos frutos (98 DAE), totalizando 10 colheitas. Os frutos das cinco plantas foram colhidos e avaliados separadamente. em cada colheita, os frutos foram divididos em duas porções: uma teve as sementes extraídas (sementes frescas), e a outra foi posta para secar em ambiente natural de laboratório para, então, se extraírem as sementes (sementes secas). Determinaram-se o teor de água e a massa seca de 100 sementes frescas e 100 secas. Os testes de germinação das sementes, frescas e secas, foram realizados com e sem escarificação. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, considerando-se a árvore e o bloco. A maior capacidade germinativa das sementes foi atingida após a ocorrência do máximo acúmulo de massa. O máximo potencial de germinação, detectado nas sementes escarificadas, foi observado no início da dispersão, quando predominavam sementes duras. A maturação, a germinação e a instalação da dormência em semente imatura foram antecipadas com a sua secagem no interior do fruto separado da planta-mãe.

Automação de um sistema rotatório para secagem do rejeito de maracujá

The rotary dryer is one of the most used equipments in processing industries. Its automatic control mode of operation is important specially to keep the moisture content of the final product in the desired value. The classical control strategies, like PID (proportional integral derivative) control, are largely used in the industrial sector because of its robustness and because they are easy to be implemented. In this work, a data acquisition system was implemented for monitoring the most relevant process variables, like: both inlet and outlet drying air temperature, dryer rotation, outlet air speed and humidity, and mass of the final product. Openloop tests were realized to identify a mathematical model able to represent the drying process for the rotary system. From this model, a PID controller was tuned using a direct synthesis method, assuming a first order trajectory. The PID controller was implemented in the system in order to control the inlet drying air temperature. By the end, closedloop tests (operating in automatic mode) were realized to observe the controller performance, and, after setting the best tune, experiments were realized using passion fruit seeds as raw material. The experiments realized in closedloop showed a satisfactory performance by the implemented control strategy for the drying air temperature of the rotary system

Secagem do resíduo de acerola (Malphigia emarginata D.C.): estudo do processo e avaliação do impacto sobre o produto final

Brazil, one of the largest agricultural producers in the world, has managed in recent years to significantly improve its production. However, in response to this advance in the agro-industrial sector, the generation of agro-industrial residues has also increased. New technological alternatives have to be implemented in order to bring economic and rational use of this material and drying is one of the possible choices. Considering the great importance that bioactive compounds present for food science and technology, this research aims to evaluate the air-drying process of acerola residue in a tray convective drier under controlled temperature (60, 70 e 80ºC), air velocity (4.0, 5.0 e 6.0 m/s) and material width (0.5, 0.62 e 0.75 cm) by applying an experimental planning 23 + 3. Based on that, the impact on physical-chemical characteristics, color, bioactive compounds concentration and antioxidant activity of dried acerola waste was evaluated, having the in natura and freeze dried waste as control groups. Dried acerola residue presented natural pigments, mainly carotenoids (143.68 - 68.29 mg/g) and anthocyanins (290.92 - 90.11 mg/100 g), which explain the red and yellow instrumental color parameters observed. The acerola residue powder is also rich in phenolic compounds (3261.11 -2692.60 mgGAEeq/100g), proanthocyanidins (61.33-58.46 eq/100g), ascorbic acid (389.44 739.29 mg/100 g) and DPPH antioxidant activity (20.91 24.72 μg Trolox eq/g). Results show decreased concentration of phenolic compounds, anthocyanins, carotenoids, proanthocyanidins and ascorbic acid caused by the air-drying process. However, even after the observed drying losses, the acerola residue powder can be considered a high value food ingredient, considering the high bioactive compounds concentration found in the final product, as well as the colorimetric characterization and microbiological stability of the dried powder