Secagem de resíduo de goiaba em secador convectivo de bandejas: modelagem matemática e análise do processo

Actually, Brazil is one of the larger fruit producer worldwide, with most of its production being consumed in nature way or either as juice or pulp. It is important to highlig ht in the fruit productive chain there are a lot lose due mainly to climate reasons, as well...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Vieira, Andreia Souto
Outros Autores: Oliveira, Jackson Araujo de
Formato: doctoralThesis
Idioma:por
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Processos de secagem
Resíduo de frutas
Modelagem matemática
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/19787
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Secagem de resíduo de goiaba em secador convectivo de bandejas: modelagem matemática e análise do processo
description Actually, Brazil is one of the larger fruit producer worldwide, with most of its production being consumed in nature way or either as juice or pulp. It is important to highlig ht in the fruit productive chain there are a lot lose due mainly to climate reasons, as well as storage, transportation, season, market, etc. It is known that in the pulp and fruit processing industy a yield of 50% (in mass) is usually obtained, with the other part discarded as waste. However, since most this waste has a high nutrient content it can be used to generate added - value products. In this case, drying plays an important role as an alternative process in order to improve these wastes generated by the fruit industry. However, despite the advantage of using this technique in order to improve such wastes, issues as a higher power demand as well as the thermal efficiency limitation should be addressed. Therefore, the control of the main variables in t his drying process is quite important in order to obtain operational conditions to produce a final product with the target specification as well as with a lower power cost. M athematical models can be applied to this process as a tool in order to optimize t he best conditions. The main aim of this work was to evaluate the drying behaviour of a guava industrial pulp waste using a batch system with a convective - tray dryer both experimentally and using mathematical modeling. In the experimental study , the dryin g carried out using a group of trays as well as the power consume were assayed as response to the effects of operational conditions (temperature, drying air flow rate and solid mass). Obtained results allowed observing the most significant variables in the process. On the other hand, the phenomenological mathematical model was validated and allowed to follow the moisture profile as well as the temperature in the solid and gas phases in every tray. Simulation results showed the most favorable procedure to o btain the minimum processing time as well as the lower power demand.
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It is important to highlig ht in the fruit productive chain there are a lot lose due mainly to climate reasons, as well as storage, transportation, season, market, etc. It is known that in the pulp and fruit processing industy a yield of 50% (in mass) is usually obtained, with the other part discarded as waste. However, since most this waste has a high nutrient content it can be used to generate added - value products. In this case, drying plays an important role as an alternative process in order to improve these wastes generated by the fruit industry. However, despite the advantage of using this technique in order to improve such wastes, issues as a higher power demand as well as the thermal efficiency limitation should be addressed. Therefore, the control of the main variables in t his drying process is quite important in order to obtain operational conditions to produce a final product with the target specification as well as with a lower power cost. M athematical models can be applied to this process as a tool in order to optimize t he best conditions. The main aim of this work was to evaluate the drying behaviour of a guava industrial pulp waste using a batch system with a convective - tray dryer both experimentally and using mathematical modeling. In the experimental study , the dryin g carried out using a group of trays as well as the power consume were assayed as response to the effects of operational conditions (temperature, drying air flow rate and solid mass). Obtained results allowed observing the most significant variables in the process. On the other hand, the phenomenological mathematical model was validated and allowed to follow the moisture profile as well as the temperature in the solid and gas phases in every tray. Simulation results showed the most favorable procedure to o btain the minimum processing time as well as the lower power demand. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq O Brasil é um dos maiores produtores de frutas do mundo, sendo a maior parte desta produção destinada para o consumo "in natura" ou processada na indústria de polpas e sucos. Ao longo da cadeia produtiva das frutas, as perdas quantificadas somam valores significativos, principalmente em razão dos efeitos associados ao clima, ao armazenamento e transporte, a sazonalidade e mercado consumidor, etc. Em particular, na indústria de polpas e sucos, o aproveitamento da fruta é de aproximadamente 50% em massa, sendo o restante descartado na forma de resíduo industrial. Por serem ricos em nutrientes, os resíduos de frutas, quando processados de forma adequada, podem gerar produtos com importante valor de mercado. Neste contexto, a secagem constitui um do processos alternativos para o aproveitamento de resíduos de frutas. Porém, a despeito do ganho que a secagem pode proporcionar aos resíduos, tal processo demanda uma quantidade significativa de energia e, em geral, apresenta limitações de eficiência térmica. Desta forma, o monitoramento e controle das principais variáveis no processo de secagem são importantes para garantir condições operacionais que permitam obter um produto final dentro de especificações de qualidade e com menor custo energético. Assim, a aplicação de modelos matemáticos do processo representa uma ferramenta importante para a avaliação e busca de condições ótimas.O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o comportamento da secagem de resíduo industrial de polpa de goiaba num sistema batelada do tipo secador convectivo de bandejas com enfoque no estudo experimental e avaliação do processo através da modelagem matemática. No estudo experimental, a secagem numa série de bandejas e o consumo energético foram avaliados como resposta aos efeitos das condições operacionais (temperatura, vazão do ar de secagem e massa de sólidos). Os resultados obtidos permitiram observar as variáveis que apresentam um efeito mais significativo sobre o processo. Por outro lado, com base num modelo matemático fenomenológico implementado computacionalmente e validado com os dados experimentais, foi possível acompanhar a evolução da umidade e temperatura nas fases sólido e gás em cada bandeja e, a partir de simulações, foi possível investigar estratégias operacionais ótimas, visando encontrar um procedimento favorável à minimização do tempo de processamento e, conseqüentemente, menor gasto energético. 2016-02-16T21:17:02Z 2016-02-16T21:17:02Z 2014-11-28 doctoralThesis VIEIRA, Andreia Souto. Secagem de resíduo de goiaba em secador convectivo de bandejas: modelagem matemática e análise do processo. 2014. 171f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/19787 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

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