SECAGEM DE GRÃOS POR CONVECÇÃO

SECAGEM DE GRÃOS POR CONVECÇÃO

ALVES, Vinícius Silva^[1]
HURTADO, Thais Cristina Couto^[2]

1. RESUMO

A secagem de sólidos consiste na retirada de parte da água presente no produto. Vários fatores influenciam na taxa de secagem, que é o principal parâmetro da teoria da secagem de alimentos. Esses fatores estão ligados às condições de processo, como: temperatura, umidade absoluta e relativa, pressão, grau de saturação, entre outros. Neste trabalho será apresentado variáveis e princípios termodinâmicos utilizados no processo secagem por convecção.

Palavras chave: Secagem¹, calor¹, temperatura¹, umidade¹

1. INTRODUÇÃO

A secagem de sólidos é uma das mais antigas e usuais operações unitárias encontradas nos mais diversos processos usados em indústrias agrícolas, cerâmicas, químicas, alimentícias, farmacêuticas, de papel e celulose, mineral e de polímeros. A técnica de secagem de alimentos surgiu com a necessidade de conservação. O método consiste na redução de disponibilidade de água para a ação de microrganismos, diminuição do processo de respiração que acarreta perda de massa do produto e a execução de reações bioquímicas deteriorativas. As vantagens de se utilizar a secagem são: a disponibilidade do produto entressafra, menor custo logístico de armazenagem e transporte do alimento devido à redução de peso e volume, preservação de propriedades nutricionais, entre outros.

A secagem de um sólido significa a remoção de um líquido volátil, normalmente água, de um sólido poroso, como madeira, grãos, frutas, tecido ou massa em pó, para reduzir o teor de líquido residual a um valor baixo aceitável (McCABE et al., 2005; BLACKADDER, 2004). 

No processo de secagem é necessário o fornecimento de calor para evaporar a umidade do material e também deve haver um sorvedor de umidade para remover o vapor água, formado a partir da superfície do material a ser seco. A retirada do vapor de água formado na superfície do material é analisada do ponto de vista de movimento do fluido. As considerações sobre como água é transportada do interior do sólido à superfície fundamentam as teorias existentes na secagem.

Existem diferentes tipos de secagem: secagem por convecção forçada e natural, secagem por condução, secagem por radiação, secagem dielétrica, secagem por liofilização, secagem por vapor superaquecido, secagem em leito fluidizados ativos; dentre os quais abordaremos os princípios termodinâmicos da secagem por convecção.  

OBJETIVO GERAL

Estudar as propriedades termodinâmicas no processo de secagem de grãos por convecção forçada.

 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Analisar na literatura as definições de umidade.
• Relacionar os conceitos de umidade com a secagem.
• Entender os princípios termodinâmicos envolvidos no tratamento do ar para secagem.

1. DETERMINAÇÃO DE UMIDADE

A conservação de um alimento depende da quantidade de água presente no mesmo, ou seja, o teor de umidade influência diretamente na qualidade, composição e estabilidade do produto. A água pode estar presente na amostra de duas formas: água livre, onde está simplesmente adsorvida e pode ser simplesmente evaporada próximo a temperatura de ebulição; e a água ligada, que faz parte da estrutura do alimento, estando ligada a proteínas, açucares e pode ser removida a elevadas temperaturas. A umidade de um produto é diretamente proporcional a massa presente no material e a massa da matéria seca. Portanto, a umidade é a quantidade de água que pode ser removida sem alterar a estrutura do produto e pode ser expressa de duas maneiras:

Base Seca () – Em relação à massa seca do produto.[pic 1]

[pic 2]

 = massa de água
 = massa da matéria seca[pic 3][pic 4]

Base Úmida () - Em relação à massa total do produto.[pic 5]

[pic 6][pic 7]

 = massa total[pic 8]

1. PROPRIEDADES DO AR - VAPOR DE ÁGUA

1. Temperatura de Bulbo Seco: É a temperatura indicada pelo termômetro comum.  

1. Umidade Absoluta

 É a relação entre a massa de vapor de água e a massa de ar seco num mesmo volume de mistura.  É assumido que essa mistura se comporta como gás ideal, então podemos aplicar a lei dos gases ideais, portanto a pressão para cada componente é dada por:

    e    [pic 9][pic 10]

[pic 11]

Onde:

 pressão de ar seco
 pressão de vapor d’água
  = número de mol de ar seco
 = número de mol de vapor d’água
 = massa de ar seco
 = massa de vapor d’água
 = massa molecular de ar seco
 massa e a massa molecular para o ar seco e o vapor d’água, respectivamente.[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

1. Umidade relativa (UR)

Esta mostra a capacidade que ar possui de absorver a umidade. Isto é, quanto menor a umidade relativa, maior a capacidade do ar em absorver a umidade. Define-se como sendo a relação entre a fração molar do vapor de água na mistura e a fração de vapor de água numa mistura saturada à mesma pressão e temperatura. Sabendo que a mistura ar-vapor de água pode ser considerada como gás perfeito á pressão atmosférica, então podemos utilizar a lei dos gases ideais, portanto a umidade relativa pode ser definida como a relação entre a pressão parcial do vapor e a pressão do vapor saturado):   [pic 20][pic 21]

[pic 22]

1. Grau de saturação

É a relação entre a umidade absoluta real do ar e a umidade absoluta do ar saturado à mesma temperatura.

[pic 23]

 = grau de saturação
 = pressão barométrica[pic 24][pic 25]

1. Temperatura de orvalho

O ponto de orvalho é um valor de temperatura onde começa o processo de saturação da água, portanto ela representa a temperatura mínima que a mistura pode sofrer de resfriamento sem haver a precipitação (condensação) de umidade.

1. TEORIA DE SECAGEM

1. Princípios termodinâmicos da troca de calor

Calor é a energia em trânsito devida a uma diferença de temperatura. Ocorre do corpo mais quente para o mais frio até que haja equivalência de temperatura entre eles. Um corpo nunca contém calor. Calor é um fenômeno transitório, que cessa quando não existe mais diferença de temperatura. Quando a transferência de energia ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento em virtude da diferença de temperatura entre eles, usa-se o termo “transferência de calor por convecção”.